+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Устройство и схемы включения измерительных трансформаторов

Страница 31 из 66

Трансформаторы тока.

Назначением трансформаторов тока в установках напряжением до 1000 В является понижение тока до величины, наиболее удобной для подключения измерительных приборов станций и подстанций. В установках более высоких напряжений трансформаторы тока нужны также и для отделения вторичных цепей приборов от цепей первичного высокого напряжения. Вторичный ток стандартных трансформаторов тока принят равным 5 А, что достигается соответствующим подбором отношения витков первичной и вторичной обмоток. Первичные обмотки трансформаторов тока могут быть выполнены на токи до нескольких тысяч ампер. Это дает возможность включать их в цепи с большой нагрузкой и замерять эту нагрузку на вторичной стороне трансформаторов тока, подключая к ним измерительные приборы, отградуированные на первичную нагрузку.
Каждый трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации по току, который представляет собой отношение номинальных токов первичного ко вторичному

Так как в большинстве случаев Iном2 = 5 А, то коэффициент трансформации указывают дробью, например:

Вторичная мощность трансформатора тока равна

где Ζ2 — полное сопротивление внешней цепи, включая сопротивление всех катушек приборов и реле. Или, пренебрегая индуктивными сопротивлениями токовых цепей и заменив Ζ2 на R2, получим



Рис. 81. Измерительный трансформатор тока типа ТПОЛ на 10 кВ:
1 — литой корпус, 2 —выводы, 3 — установочная плита, 4 — болт, 5 — крепежные отверстия, 6 — зажимы

Первичная обмотка трансформаторов тока выполняется в виде катушки, насаженной на сердечник. Трансформаторы тока для установок низкого напряжения выполняются с одним сердечником и од- ной вторичной обмоткой, а для установок высокого напряжения с несколькими сердечниками и обмотками.

По числу витков первичной обмотки трансформаторы тока делятся на одновитковые и многовитковые. В одновитковых роль витка играет токоведущий стержень или шина, на которую надевается трансформатор. Многовитковые трансформаторы изготовляют на большие первичные токи порядка сотен ампер.
Наиболее распространенные типы трансформаторов тока, применяемые в сельских электроустановках, следующие: ТКМ, ТПФМ, ТПЛ, ТПШЛ, рассчитанные на первичные токи от 5 до 3000 А и выше.

В обозначениях трансформаторов буква Т — означает трансформатор тока, К — катушечный, П — проходного исполнения, Ф — с фарфоровой, а Л — с лигой изоляцией, М — модернизированный.
Трансформаторы проходного исполнения чаще всего применяют в распределительных устройствах, так как они могут заменить собой проходные изоляторы. Трансформаторы с литой изоляцией выполняются в едином блоке (обе обмотки и сердечник заливаются синтетической смолой, что повышает прочность обмоток, и сокращает размеры трансформатора). Трансформаторы типов ТПЛ, ТПОЛ, ТПШЛ имеют малые габариты и повышенную устойчивость к токам короткого замыкания. На рис. 81 показан внешний вид трансформатора тока типа ТПОЛ, лигой корпус 1 которого соединен с установочной плитой 3, имеющей крепежные отверстия 5. Выводами 2 трансформатор включается в первичную цепь, а приборы вторичной цепи подключаются к зажимам 6. Для заземления трансформатора служит болт 4. Основные технические данные трансформаторов тока приведены в приложении 12.


Рис. 82. Схемы включения трансформаторов тока: а — в две фазы, б — в три фазы
Трансформаторы тока могут включаться в одну, две или три фазы. Независимо от способа включения в установках высокого напряжения одна точка вторичной обмотки заземляется по условиям безопасности (на случай пробоя первичной обмотки на вторичную). Для подключения контрольно-измерительных приборов используют схемы включения трансформаторов тока в две или три фазы, соединяя их в неполную или полную звезду соответственно (рис. 82).

Для разовых замеров, например нагрузки по фазам в цепях напряжения выше 1000 В, применяют трансформаторы тока с разъемными сердечниками, выполненными в виде токоизмерительных клещей. Разъемный сердечник со вторичной обмоткой, к которой подключен амперметр, укреплен на изолирующих ручках. Роль первичной обмотки играет охватываемая токоведущая часть или провод. Токоизмерительные клещи часто используют для контроля равномерности нагрузки отдельных фаз электроустановки.


Стационарные трансформаторы тока выбирают по роду установки, номинальным данным, классу точности и нагрузке, а проверяют на термическую и динамическую устойчивость токам короткого замыкания.

Эти измерительные трансформаторы устроены и работают, как обычные небольшие силовые трансформаторы с номинальным коэффициентом трансформации по напряжению

Первичное номинальное напряжение соответствует напряжению установки, а вторичное Uном2=100 В (на это напряжение и выполняются обмотки подключаемых измерительных приборов).

Рис. 83. Измерительный однофазный трансформатор напряжения типа НОМ-10:

1 — трансформатор, 2 — пробка

Рис. 84, Схемы включения двух однофазных трансформаторов напряжения:

а —в открытый треугольник, б — трехфазного пятистержневого трансформатора для измерения напряжения в установках выше 1000 В

Трансформатор напряжения имеет две обмотки: первичную и вторичную, намотанные на одном сердечнике. Сердечник с обмотками помещают в кожух, заполненный маслом (для напряжения 3—35 кВ), или выполняют их сухими для напряжений 0,5 кВ. Трансформаторы выполняют как однофазными, так и трехфазными. На рис. 83 показан однофазный трансформатор НОМ-10 на первичное напряжение 10 кВ и вторичное напряжение 100 В для внутренней установки. На крышке трансформатора 1 расположены изоляторы высокого напряжения с вводами А и X для подключения к сети и выводами а, х низкого напряжения. Масло в бак трансформатора заливается через пробку 2. Трансформаторы напряжения устанавливаются в ячейках распределительных устройств и защищаются предохранителями типа ПКТ. Технические данные трансформаторов для напряжений до 35 кВ приведены в приложении 13.

Линейное напряжение цепи можно измерить однофазным трансформатором, подключенным между фазами. Двумя однофазными трансформаторами, соединенными в открытый треугольник (рис. 84, а), можно намерить три любых линейных напряжения (или три фазных напряжения при создании искусственной нулевой точки). Эту схему включения применяют иа станциях и подстанциях для питания обмоток напряжения самых разнообразных измерительных приборов — вольт- метров, счетчиков, ваттметров.
Трехфазные трансформаторы напряжении могут быть выполнены как с трехстержневыми сердечниками и одной вторичной обмоткой, так и  с двумя вторичными обмотками. Дополнительные крайние стержни такого трансформатора играют роль шунтов по отношению к основным стержням. Схема включения в сеть пятистержневого трансформатора с двумя вторичными обмотками w2 и w3 (последняя соединена в открытый треугольник) показана на рис. 84, б. Эта схема является наиболее универсальной, так как она позволяет измерять не только фазные и линейные напряжения, но и осуществить контроль изоляции установки. В этом случае к обмотке w3 подключают вольтметр или реле напряжения, действующие на сигнал при замыкании фазы на землю.
В распределительных устройствах сельских станций и подстанций трансформаторы напряжения подключаются к шинам через разъединители и кварцевые предохранители. Количество измерительных приборов, которое можно подключить ко вторичным обмоткам трансформаторов напряжения, ограничено их мощностью. Нормальная работа трансформатора напряжения гарантирована при условии, если падение напряжения во вторичной цепи не превышает 1 % от номинального.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

 

В ячейках распределительного устройства, через которые под­ключаются к сборным шинам линия, генератор, силовой транс­форматор, устанавливаются трансформаторы тока (ТТ), а на каждой секции сборных шин и на выводах генераторов — транс­форматоры напряжения (ТН). Подбирая коэффициенты тран­сформации этих измерительных трансформаторов, силу тока в любой цепи можно измерить обычным амперметром, рассчи­танным на силу тока в 5 А, и любое напряжение — вольтметром, рассчитанным на напряжение в 100 В.

В электроустановках ТТ предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле, а ТН — для катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, изме­рения и контроля за напряжением.

При этом измерительные приборы надежно изолированы от высокого напряжения, так как в трансформаторах нет элек­трической связи между обмотками высокого и низкого напряжения. Вторичные обмотки ТТ и ТН заземляют, чтобы пред­отвратить появление высокого напряжения на измерительных приборах в случае аварийного пробоя изоляции между обмот­ками высокого и низкого напряжения измерительного транс­форматора.

 

Трансформаторы тока

 

Первичная обмотка трансформатора тока (рис. 1) (стержень, шины или катушки) 1 проходит внутри фарфорового изолятора 2, на который надеты кольцевые сердеч­ники 3, 5 (один или два). Сердечники изготовляют из спиральной стальной ленты, свернутой в виде кольца. На каждом сердечнике намотана вторичная обмотка 4 из медного изолированного про­вода. ТТ изготовляются в однофазном исполнении. В РУ приме­няются ТТ классов точности 0,5; 1; 3.


Рис. 1. Принципиальная схема (а) и устройство (б) трансформатора тока, предназначенного для внутренней установки: I, II – соответственно первичная и вторичная обмотка; W – ваттметр; U – обмотка напряжения ваттметра; А – амперметр; P – реле.

 

Конструктивное исполнение ТТ весьма разнообразно.

Различают одно- и многовитковые трансформаторы тока. Применение получили одновитковые трансформаторы следую­щих характерных конструкций: стержневые, шинные и встро­енные.

Стержневые трансформаторы тока изготовляют для напряже­нии до 35 кВ и номинальных первичных токов силой от 400 до 1500 А. В качестве примера на рис. 2 показан трансформатор типа ТПОЛ-10 (П — проходной, О — одновитковый, Л — с ли­той изоляцией) для номинального напряжения 10 кВ. Первичная обмотка 1 выполнена в виде прямолинейного стержня с зажима­ми на концах. На стержень поверх изоляции надеты два коль­цевых магнитопровода 2 с вторичными обмотками. Магнитопроводы вместе с первичной и вторичной обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют монолитный блок 3 в виде проходного изолятора. Блок сна­бжен фланцем 4 из силумина с от­верстиями под болты для крепле­ния трансформатора. Зажимы 5 вторичных обмоток расположе­ны на боковом приливе изоляци­онного блока.


Рис. 2. Стержневой трансформатор типа ТПОЛ-10.

 

Шинные трансформаторы то­ка изготовляют для напряжений до 20 кВ и номинальных первич­ных токов силой до 18000 А клас­сом точности 0,5. При таких бо­льших токах целесообразно упро­стить конструкцию трансформа­тора, используя в качестве пер­вичной обмотки проводник (ши­на, пакет шин) соответствующего присоединения. При этом устраняются зажимы первичной об­мотки с соответствующими контактными соединениями. В каче­стве примера на рис. 3 показан трансформатор тока типа ТШЛ-20 (Ш — шинный, Л — с литой изоляцией) для напряжения 20 кВ. Магнитопроводы 2 и 5 с вторичными обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют изоляционный блок 3. Блок соединен с основанием 1 и с приливами 6 для крепления тран­сформатора. Проходное отверстие (окно) трансформатора тока рассчитано на установку шин. Зажимы 4 вторичных обмоток расположены над блоком 3.


Рис. 3. Шинный трансформатор типа ТШЛ-20.

 

Многовитковые ТТ изготавливают для всей шкалы номинальных напряжений и для первичных номинальных токов силой 1000 — 1600 А.

Для напряжений 6…10 кВ изготавливают катушечные и пет­левые ТТ с эпоксидной изоляцией. На рис. 4, а показан ТТ типа ТПЛ-10 (П — петлевой, Л — с литой изоляцией) для напря­жения 10 кВ.

Для напряжения 35…220 кВ изготавливают ТТ наружной уста­новки с масляной изоляцией типов ТФН, ТФНД (Ф — с фар­форовым кожухом, Н — для наружной установки, Д — с обмот­кой для релейной защиты (рис. 4, б, в).

Нагрузкой для ТТ служат сопротивления токовых обмоток измерительных приборов, реле автоматики и проводов вторич­ных цепей, включаемые последовательно. Суммарное значение этих сопротивлений не должно превышать номинального, ука­занного в каталоге на ТТ. В противном случае погрешность измерений превысит допустимую.


Рис. 4. Трансформатор тока типа ТПЛ-10 и ТПЛУ-10 (а), ТФНД-110М (б) и ТФННД220М (в): Л1, Л2 – соответственно ввод и вывод шины со стороны высокого напряжения; И1, И2 – вывод со стороны низкого напряжения.

 

В эксплуатации нельзя допускать работу ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, так как его магнитная система рассчитана на малую индукцию. Намагничивающая сила первичной обмотки ТТ почти полностью уравновешивается размагничивающим дей­ствием его вторичной обмотки. Если вторичная обмотка ра­зомкнута, то индукция в магнитопроводе резко возрастает, что приводит к перегреву сердечника и недопустимому повышению напряжения на зажимах разомкнутой вторичной обмотки, что создает опасность для обслуживающего персонала и изоляции обмотки.

На рис. 5 показаны схемы включения ТТ.


Рис. 5. Схема включения трансформатора тока для измерения силы тока в одной (а), двух (б) и трех (в) фазах.

 

Защита кабельных линий от однофазных замыканий на землю часто осуществляется трансформатором тока нулевой последова­тельности (ТНП, ТНП-Ш), имеющим кольцеобразную или пря­моугольную форму. Трансформатор надевается на защищаемый кабель. К обмотке трансформатора подключается защитное реле (рис. 6).


Рис. 6. Кабельный трансформатор тока.

 

 

 

Трансформаторы напряжения

 

Трансформатор напряжения конструктивно и по принципу устройства во многом похож на силовой трансформатор неболь­шой мощности для той же ступени напряжения (рис. 7).


Рис. 7. Трансформатор напряжения.

 

Номи­нальное напряжение вторичных обмоток ТН со­ставляет 100 В. Для уста­новки в РУ используются ТН классов точности 0,5; 1 и 3.

ТН выпускаются на все стандартные напряже­ния от 0,5 до 500 кВ. На напряжения до 3 кВ ТН выполняются сухими, для 6 кВ и выше — масляны­ми. ТН напряжением 35 кВ и выше выполняются для наружных установок. Схемы включения ТН при­ведены на рис. 8.


Рис. 8. Включение трансформатора напряжения: а – трехфазного трехстержневого; б – комплекта из двух однофазных трансформаторов; в – трех однофазных; г – трехфазного пятистержневого.

 

Напряжения проводов относительно земли и напряжения ну­левой последовательности используют для релейной защиты, а также для сигнализации об однофазных замыканиях в сетях, где повреждения этого вида не подлежат автоматическому отключе­нию и могут быть длительными (сети с изолированной нейтра­лью).

В схемах (см. рис. 8) при отсутствии замыкания на землю вольтметры показывают фазное напряжение, а при замыкании на землю одной из фаз вольтметр этой фазы покажет напряжение, близкое к нулю. Показания двух других вольтметров будут близ­ки к значениям линейных напряжений.

Схема г (см. рис. 8) содержит две вторичные обмотки, одна из которых служат для измерений фазных и линейных напряжений. Вторая обмотка (а1, x1.) соединена в разомкнутый треуголь­ник, на концах которого напряжение равно нулю при нормаль­ном состоянии сети, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктиру­емых в дополнительных обмотках, равна нулю.

При однофазном замыкании в сети у зажимов разомкнутого треугольника появляется напряжение, соответствующее тройно­му напряжению нулевой последовательности.

Реле, подключенное к обмотке, подает сигнал о неисправ­ности сети. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают таким образом, чтобы при замыкании в сети напряже­ние на ее зажимах составляло около 100 В.

128. Назначение, принцип работы, схема замещения и погрешность измерительных трансформаторов тока и напряжения.

ТА

Принцип действия. Трансформаторы тока (ТТ) являются вспомогательными элементами, с помощью которых ИО РЗ получают информацию о значении, фазе и частоте тока защищаемого объекта. От достоверности получаемой информации зависит правильность действия устройств РЗ. Поэтому основным требованием к ТТ, питающим устройства РЗ, является точность трансформации контролируемого тока с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Принцип устройства ТТ поясняют схемы, приведенные на рис.3.1. Заметим, что один из вторичных зажимов ТТ должен обязательно заземляться по условиям техники безопасности.

Трансформатор тока (рис.3.1, а) состоит из первичной обмотки w1, включаемой последовательно в цепь контролируемого тока, вторичной обмотки w2, замкнутой на сопротивление нагрузки Zн, состоящее из последовательно включенных элементов РЗ или измерительных приборов, и стального магнитопровода 1, с помощью которого осуществляется магнитная связь между обмотками. Первичный ток I1 проходящий по виткам первичной обмотки wl, и ток I2, индуцированный во вторичной обмотке w2, создают магнитодвижущие силы (МДС) I1wl и I2w2, которые вызывают соответственно магнитные потоки Ф1 и Ф2, замыкающиеся по стальному магнитопроводу 1. Намагничивающие силы и создаваемые ими магнитные потоки с учетом их положительных направлений, показанных на рис.3.1, геометрически вычитаются, образуя результирующую МДС Iнамw1 и результирующий магнитный поток трансформатора Фт [41]:

                                  (3.1)

                                              (3.1а)

Поток Фт, называемый рабочим или основным, пронизывает обе обмотки и наводит во вторичной обмотке ЭДС Е2, которая создает в замкнутой цепи вторичной обмотки ток I2. Поток Фт создается МДС Iнамw1 и, следовательно, током Iнам. Последний является частью тока I1 и называется намагничивающим током. Если Iнам = 0, выражение (3.1) примет вид

Ilwl = I2w2,

откуда

                                                                                                    (3.2)

где  коэффициент трансформации, называемый витковым, в отличие от номинального1. При отсутствии намагничивающего тока вторичный ток I2 (расчетный ток) равен первичному току I1 поделенному на коэффициент трансформации ТТ, равный К. В этом случае первичный ток полностью трансформируется во вторичную обмотку w2, и ТТ работает идеально без потерь и погрешностей.

Причины погрешности. В реальном ТТ Iнам 0, как это следует из (3.1). Ток IHAM является обязательной частью первичного тока I1, он образует МДС, создающую поток Ф, который и осуществляет трансформацию. Из выражения (3.1) вторичный ток реального ТТ

                                                                           (3.3)

где kI = w2/wlвитковый коэффициент трансформации.

Из выражения (3.3) следует, что действительный вторичный ток I2 отличается от расчетного (идеального) значения I1/kI, определенного по формуле (3.2), на значение Iнам/kI, которое вносит искажение в абсолютное значение и фазу вторичного тока. Таким образом, причиной, вызывающей погрешность в работе ТТ, является ток намагничивания Iнам

Векторная диаграмма и виды погрешностей ТТ. Искажающее влияние тока намагничивания на вторичный ток ТТ показано на векторной диаграмме рис.3.3, в основу которой положена схема замещения (см. рис.3.1, б).

В схеме замещения магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ заменена электрической, а все величины первичной стороны приведены к виткам вторичной обмотки: I’1= I1/KI и I’нам= Iнам/kI.

Погрешность по току ΔI (fi,) и полная погрешность ε =|Iнам| выражаются в относительных единицах или процентах как отношение действующих значений этих погрешностей к действующему значению приведенного первичного тока.

Относительная токовая погрешность

                                                                                    (3.5)

Относительная полная погрешность

                                                                                           (3. 6)

  
 

* Ток I’нам имеет две составляющих: I’a нам, которая определяет потери энергии на нагрев магнитопровода вихревыми токами, и I’р нам, которая осуществляет намагничивание сердечника, т. е. создает поток Фт. Составляющая I’a нам << I’р нам, поэтому углом γ можно пренебречь и считать, что вектор I’нам совпадает по фазе с Фт и равен I’р нам.

Если вторичный ток несинусоидален, то ток намагничивания выражается как среднее квадратичное значение разности мгновенных значений реального и расчетного токов i2:

Тогда

                                                                                (3.7)

Здесь КI – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Погрешность по углу выражается в градусах и минутах, она считается положительной, если I2 опережает I1, как показано на рис. 3.3. Относительные погрешности ε, , fi и δ увеличиваются с увеличением тока намагничивания Iнам.

           

TV

 

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис.6.1) являются: номинальное первичное напряжение U1ном (равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжение U2ном, значение которого обычно принимается равным 100 или 100/В. Отношение этих величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации, КUном = U1ном/ U2ном [24].


Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А и X, у вторичной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ используются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмоткам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис.6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

 ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

 

Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В «идеальном» ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение

                                                                                                          (6.1)

где U1 – напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки; КUкоэффициент трансформации «идеального» ТН, равный отношению количества витков первичной и вторичной обмоток. Однако за счет падения напряжения ΔU (рис.6.4, б) в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

                                                                                                      (6. 2)

что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН и векторной диаграммы (рис.6.4, а, б). Из этой же схемы следует

                                                                                      (6.2а)

Падение напряжения в обмотках ТН ΔU обусловливает появление погрешности, искажающей значение и фазу U2 (рис.6.4, б) по сравнению с расчетным напряжением U2 = U1/KU = U’1 по выражению (6.1).


Поскольку значения Z1 и Z2, а также ток намагничивания Iнам определены конструкцией ТН, в условиях эксплуатации уменьшить его погрешность можно только уменьшением тока

нагрузки I2. Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему ТН подразделяются на классы: 0,2; 0,5; 1 и 3. Один и тот же ТН может работать в разных классах точности в зависимости от значения нагрузки. Заводы обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности. Кроме того, для ТН указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая значительно превосходит его номинальную мощность. Погрешность по значению вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

                                                                                            (6.3)

Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений (рис.6.4, б).

В начало

Включение — измерительный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Включение — измерительный трансформатор

Cтраница 1

Включение измерительных трансформаторов показано на фиг. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов заземляются в целях безопасности обслуживающего персонала при пробое изоляции обмоток.  [1]

Включение измерительных трансформаторов с приборами, направление отклонения подвижных частей которых зависит от направления токов в их цепях ( ваттметры, счетчики, фазометры и др.), необходимо производить так, чтобы токи в цепях приборов имели такое же направление, как и при включении приборов без трансформаторов.  [2]

Схемы включения измерительных трансформаторов и режимы их работы, обусловленные требованиями уменьшения погрешностей, у трансформаторов напряжения и трансформаторов тока различны.  [3]

При включении измерительных трансформаторов необходимо учитывать некоторые дополнительные требования. Предохранители или защитные сопротивления на стороне высокого напряжения служат защитой от коротких замыканий в первичной обмотке или перекрытия изоляторов электрической дугой.  [4]

При включении измерительных трансформаторов необходимо принимать во внимание их полярность. Генераторные зажимы трансформаторов и ваттметров, вар-метров ил: и фазометров должны быть согласованы между собой, в противном случае возможно появление более или менее значительных неточностей. Это правило не относится к амперметрам и вольтметрам. Для облегчения правильности включения — измерительных трансформаторов их зажимы снабжаются маркировкой. Если зажим Л присоединен к генераторной стороне провода или шины, то генераторный зажим, токовой цепи прибора должен быть присоединен к зажиму И. При таком включении обеспечивается правильное направление тока вторичной обмотки трансформатора тока через токовую цепь, прибора.  [5]

При включении измерительных трансформаторов обращают внимание на их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание неточностей измерения.  [7]

При включении измерительных трансформаторов принимают во внимание их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание более или менее значительных неточностей.  [9]

При включении измерительных трансформаторов необходимо принимать во внимание их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание более или менее значительных неточностей.  [11]

При включении измерительных трансформаторов должна быть принята во внимание их полярность; генераторные концы трансформаторов и измерительных приборов должны быть согласованы между собой во избежание неправильных показаний приборов. Это правило особенно важно в цепях трехфазного тока, где очень часто отрицательные показания измерительных приборов не дают еще оснований утверждать, что включение произведено неправильно.  [13]

На рисунке 51 показаны схемы включения измерительных трансформаторов тока и напряжения в цепи однофазного ( а) и трехфазного ( б) тока в условных графических обозначениях. Трансформаторы напряжения всегда подключают к цепи через предохранители. Вторичные обмотки в трансформаторах тока и напряжения заземляют.  [15]

Страницы:      1    2

Схемы соединения измерительных трансформаторов напряжения. Измерительные трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.


1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

Где U1ном и U2ном — номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения


Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точнона угол 180°. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosφ2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 4.13, а), а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду (рис. 4.13, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y 0 /Y 0 , или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ (рис. б). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.


Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 — трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 — 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду, приведенная на рис.6.5, а, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV1 соединяются в звезду. Начала каждой обмотки (А, В, C )присоединяются к соответствующим фазам ЛЭП, а концы X, Y, Z объединяются в общую точку (нейтраль N1 )и заземляются. При таком включении к каждой первичной обмотке TV1 подводится напряжение фазы ЛЭП относительно земли. Концы вторичных обмоток TV1 (х , у , z на рис.6.5, а ) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки N3 (сопротивления 1 , 2 , 3 ). В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1 )жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будет иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки N3. При такой схеме фазные напряжения на вторичной стороне соответствуют фазным напряжениям относительно земли первичной стороны. Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи являются обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Соединение обмоток ТН по схеме y / y обычно выполняется по 12-й группе. Эта схема может быть осуществлена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН. Трехфазные трехстержневые ТН для данной схемы применяться не могут, так как в их магнитопроводе отсутствуют пути для замыкания магнитных потоков НП Ф 0 , создаваемых током I 0 в первичных обмотках при замыканиях на землю в сети. В этом случае поток Ф 0 замыкается через воздух по пути с большим магнитным сопротивлением. Это приводит к уменьшению сопротивления НП трансформатора и резкому увеличению I нам. Повышенный I нам вызывает недопустимый нагрев трансформатора, в связи с чем применение трехстержневых ТН


недопустимо. В пятистержневых трансформаторах для замыкания потоков служат четвертый и пятый стержни магнитопровода (рис.6.6).

Схема соединений обмоток ТН в открытый треугольник изображена на рис.6.7. Она выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения, например U AB и U BC . Напряжение на зажимах вторичных обмоток ТН всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения U AB , U BC и U AC .



Схема соединений обмоток однофазных ТН в фильтр напряжения НП выполняется посредством трех однофазных ТН, как показано на рис.6.8. Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные – последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле. Напряжение U p на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток: U p = U а + U b + U c .

Так как сумма трех фазных напряжений равна утроенному напряжению НП, выражая вторичные напряжения через первичные, получаем


(6.4)

В нормальных условиях напряжения фаз симметричны, U p = 0. При КЗ без земли также U p = 3U 0 = 0 (см. гл. 1). При КЗ на землю (одно- и двухфазных) на зажимах разомкнутого треугольника ТН появляется напряжение U p = 3U 0 /K U .

Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.

Рассмотренная схема является фильтром НП. Необходимым условием работы схемы вкачестве фильтра НП является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Применяя однофазные ТН с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну из них по схеме звезды, а вторую – по схеме разомкнутого треугольника (рис.6.9). Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

Схема соединения обмоток трехфазных ТН в фильтр напряжения НП. Для получения 3U 0 от трехфазного пятистержневого ТН (см. рис.6.6) на каждом из его основных стержней 1 , 2 и 3 выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется только при КЗ на землю, когда возникают магнитные потоки НП, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода. Схемы с пятистержневым ТН позволяют получать одновременно с напряжением НП фазные и междуфазные напряжения.

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от . Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

На рис. 1,а показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение U1, а на напряжение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, концы — X и х. Такие обозначения обычно наносятся на корпусе трансформатора напряжения рядом с зажимами его обмоток.

Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным трансформатора напряжения Кн = U1 ном / U2 ном

Рис. 1. Схема и векторная диаграмма трансформатора напряжения: а — схема, б — векторная диаграмма напряжений, в — векторная диаграмма напряжений

При работе трансформа тора напряжения без погрешностей его первичное и вторичное напряжение совпадают по фазе, как показано на рис. 1,6, и отношение их величин равно K н. При коэффициенте трансформации K н=1 напряжение U2 =U1 (рис. 1,в).

Измерительные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис. 2,а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначены ад и хд.

На рис. 2,6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.

При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2,в, где Uа, Vв и Uc — векторы фазных напряжений, приложенных к первичным обмоткам, a Uaд, Уb д и Ucд — векторы напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1,в).

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками. а — схема; б — включение в трехфазную цепь; в — векторная диаграмма

Сумма векторов Uaд, Ub д и Ucд получена путем их совмещения соответственно схеме соединения дополнительных обмоток, при этом принималось, что стрелки векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора.

Результирующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю.

В действительных условиях обычно на выходе разомкнутого треугольника имеется ничтожно малое напряжение небаланса, не превышающее 2 — 3% номинального напряжения. Этот небаланс создается всегда имеющимися незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений и небольшим отклонением формы их кривой от синусоиды.

Напряжение, обеспечивающее надежную работу реле, приключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Так как замыкания на землю связаны с прохождением тока через нейтраль, появляющееся при этом напряжение на выходе разомкнутого треугольника согласно методу симметричных составляющих называют напряжением нулевой последовательности и обозначают 3U0. В этом обозначении цифра 3 указывает, что напряжение в данной цепи является суммарным для трех фаз. Обозначение 3U0 применяется также и для выходной цепи разомкнутого треугольника, подаваемой на реле сигнализации или защиты (рис. 2,6).

Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений первичной и вторичной дополнительной обмоток при однофазном замыкании на землю: а — в сети с заземленной нейтралью, б — в сети с изолированной нейтралью.

Наибольшее значение напряжение 3U0 имеет при однофазном замыкании на землю. При этом следует иметь в виду, что максимальная величина напряжения 3U0 в сети с изолированной нейтралью значительно, больше, чем в сети с заземленной нейтралью.

Распространенные схемы включения измерительных трансформаторов напряжения

Простейшая схема с использованием одного , показанная на рис. 1,а, применяется в пусковых шкафах двигателей и на переключательных пунктах 6 — 10 кВ для включения вольтметра и реле напряжения устройства АВР.

На рис.4 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей. Группа из трех соединенных по схеме звезда — звезда однофазных трансформаторов, показанная на рис. 4,а, применяется для питания измерительных приборов, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью и неразветвленной сетью, где не требуется сигнализация возникновения однофазных замыканий на землю.

Для обнаружения «земли» по этим вольтметрам они должны показывать величины первичных напряжений между фазами и землей (см. векторную диаграмму на рис. 3,6). Для этого нуль обмоток ВН заземляется и вольтметры включаются на вторичные фазные напряжения.

Так как при однофазных замыканиях на землю трансформаторы напряжения могут длительно находиться под линейным напряжением, их номинальное напряжение должно соответствовать первичному междуфазному напряжению. Вследствие этого в нормальном режиме при работе под фазным напряжением мощность каждого трансформатора, а следовательно, и всей группы понижается в √ 3 раз. Поскольку в схеме заземлен нуль вторичных обмоток, предохранители во вторичной цепи установлены во всех трех фазах.

Рис. 4. Схемы включения однофазных измерительных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой: а — схема звезда — звезда для электроустановок 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью, б — схема открытого треугольника для электроустановок 0,38 — 10 кВ, в — то же для электроустановок 6 — 35 кВ, г — включение трансформаторов напряжения 6 -18 кВ по схеме треугольник — звезда для питания устройств АРВ синхронных машин.

На рис. 4,6 и в трансформаторы напряжения, предназначенные для питания измерительных приборов, счетчиков и реле, включаемых на междуфазные напряжения, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напряжения Uab , Ubc, Uc a при работе трансформаторов напряжения в любом классе точности.

Особенность схемы открытого треугольника это недоиспользование мощности трансформаторов, так как мощность такой группы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансформаторов не в 1,5 раза, а в √ 3 раз.

Схема рис.4,б применяется для питания неразветвленных цепей напряжения электроустановок 0,38 -10 кВ, что позволяет устанавливать заземление вторичных цепей непосредственно у трансформатора напряжения.

Во вторичных цепях схемы, показанной на рис. 4,в, вместо предохранителей установлен двухполюсный автомат, при срабатывании которого блок-контакт замыкает цепь сигнала «обрыв напряжения». Заземление вторичных обмоток выполнено на щите в фазе B, которая дополнительно заземлена непосредственно у трансформатора напряжения через пробивной предохранитель. Рубильник обеспечивает отключение вторичных цепей от трансформатора напряжения с видимым разрывом. Эта схема применяется в электроустановках 6 — 35 кв при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более трансформаторов напряжения.

На рис. 4,г трансформаторы напряжения включены по схеме треугольник — звезда, обеспечивающей вторичное линейное напряжение U = 173 В, что необходимо для питания устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов. С целью повышения надежности работы АРВ предохранители во вторичных цепях не устанавливаются, что допускается для неразветвленных цепей напряжения.

Назначение, принцип действия трансформаторов тока и отличие от ТН

  1. Главная
  2. Электрические аппараты
  3. Трансформаторы тока: назначение и принцип действия

В сегодняшнем материале, я решил начать рассматривать вопросы, касающиеся основ теории трансформаторов тока. Сами эти аппараты распространены повсеместно в электроустановках, и я думаю, всем будет интересно и полезно обновить в памяти принцип их работы.

Назначение трансформаторов тока: преобразование тока и разделение цепей

Начнем с ответа на вопрос – для чего нужен трансформатор тока? Здесь существует несколько основных вопросов, которые решает установка трансформаторов тока.

  • Во-первых, это измерение больших токов, когда измерение непосредственно реальной величины первичного тока не представляется возможным. Измеряют преобразованную в меньшую сторону после трансформатора тока величину. Обычно это 1, 5 или 10 ампер.
  • Во-вторых, это разделение первичных и вторичных цепей. Таким образом, происходит защита изоляции релейного оборудования, приборов учета электроэнергии, измерительных приборов.

Из чего состоит ТТ, принцип его работы

Трансформатор тока имеет замкнутый сердечник (магнитопровод), который собирают из листов электротехнической стали. На сердечнике расположено две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка включается последовательно (в рассечку) цепи, по которой течет измеряемый (первичный) ток. К вторичной обмотке присоединяются последовательно соединенные реле, приборы, которые образуют вторичную нагрузку трансформатора тока. Такое описание состава трансформатора тока достаточно для описания принципа его работы, более подробное описание реального состава трансформатора тока приведено в другой статье.

Для рассмотрения принципа действия трансформатора тока рассмотрим схему, расположенную на рисунке.

В первичной обмотке протекает ток I1, создавая магнитный поток Ф1. Переменный магнитный поток Ф1 пересекает обе обмотки W1 и W2. При пересечении вторичной обмотки поток Ф1 индуцирует электродвижущую силу Е2, которая создает вторичный ток I2. Ток I2, согласно закону Ленца имеет направление противоположное направлению I1. Вторичный ток создает магнитный поток Ф2, который направлен встречно Ф1. В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 образуется результирующий магнитный поток (на рисунке он обозначен Фнам). Этот поток составляет несколько процентов от потока Ф1. Именно поток Фнам и является тем звеном, что производит передачу и трансформацию тока. Его называют потоком намагничивания.

Коэффициент трансформации идеального ТТ

В первичной обмотке w1 создается магнитодвижущая сила F1=w1*I1, а во вторичной — F2=w2*I2. Если принять, что в трансформаторе тока отсутствуют потери, то магнитодвижущие силы равно по величине, но противоположны по знаку. F1=-F2. В итоге получаем, что I1/I2=w2/w1=n. Это отношение называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Коэффициент трансформации реального ТТ

В реальном трансформаторе тока существуют потери энергии. Эти потери идут на:

  • создание магнитного потока в магнитопроводе
  • нагрев и перемагничивание магнитопровода
  • нагрев проводов вторичной обмотки и цепи

К магнитодвижущим силам из прошлого пункта прибавится мдс намагничивания Fнам=Iнам*w1. В выражении ниже токи и мдс это вектора. F1=F2+Fнам или I1*w1=I2*w2+Iнам*w1 или I1=I2*(w2/w1)+Iнам

В нормальном режиме, когда первичный ток не превышает номинальный ток трансформатора тока, величина тока Iнам не превышает 1-3 процента от первичного тока, и этой величиной можно пренебречь. При ненормальных режимах происходит так называемый бросок тока намагничивания, об этом более подробно можно почитать здесь. Из формулы следует, что первичный ток разделяется на две цепи – цепь намагничивания и цепь нагрузки. Более подробно о схеме замещения ТТ и о векторной диаграмме ТТ.

Режимы работы трансформаторов тока

У ТТ существуют два основных режима работы – установившийся и переходный.

В установившемся режиме работы токи в первичной и вторичной обмотке не содержат свободных апериодических и периодических составляющих. В переходном режиме по первичной и вторичной обмотке проходят свободные затухающие составляющие токов.

Если ТТ выбран правильно, то в обоих режимах работы погрешности не должны превышать допустимых в этих режимах, а токи в обмотках не должны превышать допустимые по термической и динамической стойкости.

ТТ для измерений предусмотрены для работы в установившемся режиме, при условии не превышения допустимых погрешностей. Работа ТТ для защиты начинается с момента возникновения тока перегрузки или тока КЗ, в этих режимах должны обеспечиваться требования определенных типов защит.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения и силового трансформатора

Существуют отличия в работе ТТ и ТН.

  • Первичный ток ТТ не зависит от вторичной нагрузки, что свойственно ТН. Это определяется тем фактом, что сопротивление вторичной обмотки ТТ на порядок меньше сопротивления первичной цепи и вообще, чем оно ближе к нулю, тем точнее аппарат. В трансформаторах напряжения и силовых трансформаторах же первичный ток зависит от величины тока вторичной нагрузки.
  • ТТ всегда работает с замкнутой вторичной обмоткой и величина его вторичного сопротивления нагрузки в процессе работы не изменяется.
  • Не допускается работа ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, для ТН и силовых при размыкании вторичной обмотки происходит переход в режим работы холостого хода.

Испытание измерительных трансформаторов тока и напряжения

 

Наружный осмотр

При наружном осмотре измерительных трансформаторов проверяют наличие паспорта, состояние фарфора изоляторов, а также число и место установки заземлений вторичных обмоток. Заземление вторичных обмоток Измерительных трансформаторов надлежит выполнять в одном месте — на панели защиты или на клеммной сборке, т. е. там, где заземление может быть безопасно отсоединено без снятия высокого напряжения.

Кроме того, проверяют исправность резьбы в ламелях зажимов трансформаторов тока. У трансформаторов тока классов Д и 3, предназначенных для работы в цепях дифференциальной и земляной защит, проверяют также их комплектность. Все трансформаторы данного комплекта должны иметь один и тот же номер комплекта.

Встроенные трансформаторы тока перед установкой должны быть высушены, а при монтаже необходимо следить, чтобы они были установлены в соответствии с заводскими надписями «верх» и «низ». У выключателей с встроенными трансформаторами тока проверяют наличие уплотнения труб и сборных коробок, через которые проходят цепи трансформаторов тока.

При осмотре измерительных трансформаторов напряжения необходимо убедиться в отсутствии проворачивания проходных штырей.

Перед включением в эксплуатацию трансформаторов напряжения, залитых маслом, необходимо удалить резиновую шайбу из-под пробки для заливки масла.

Проверка сопротивления изоляции обмоток

Сопротивление изоляции обмоток измерительных трансформаторов проверяют мегомметром на напряжение 1000—2500 в. При этом измеряют сопротивление изоляции первичной и каждой из вторичных обмоток по отношению к корпусу, а также сопротивление изоляции между всеми обмотками.

Электрическую прочность изоляции вторичных обмоток испытывают напряжением 2000 в переменного тока в течение 1 мин.

Изоляцию вторичных обмоток трансформаторов тока допускается испытывать совместно с цепями вторичной коммутации переменным током напряжением 1000 В в течение 1 мин.

Электрическую прочность изоляции первичных обмоток испытывают по нормам, приведенным в п. 4 настоящего раздела.

Проверка полярности вторичных обмоток трансформаторов тока

Проверка полярности производится методом импульсов постоянного тока при помощи гальванометра: по схеме, приведенной на рис. 10.

Рис. 10. Схема проверки полярности вторичных обмоток трансформаторов тока
 Б — батарея или аккумулятор; К — кнопка; R доб — ограничительное сопротивление 1сш; Г—гальванометр.

При замыкании цепи тока следят за направлением отклонения стрелки прибора. Если при замыкании цепи стрелка отклоняется вправо, то однополярными зажимами будут те, к которым присоединены «плюс» батареи и «плюс» прибора.

В качестве источника постоянного тока используют сухие батареи или аккумуляторы

напряжением 2—6 В. При использовании аккумуляторов необходимо применять ограничительное сопротивление.

Проверка коэффициента трансформации трансформаторов тока

Коэффициент трансформации проверяют по схеме, приведенной на рис. 11. При помощи нагрузочного трансформатора НТ в первичную обмотку подают ток, равный или близкий к номинальному, но не менее 20% номинального. Коэффициент трансформации проверяют для всех вторичных обмоток и на всех ответвлениях.

Рис. 11. Схема проверки коэффициента трансформации трансформаторов тока а — выносных; б — встроенных

При проверке встроенных трансформаторов, у которых отсутствует маркировка, ее необходимо восстановить, что наиболее просто сделать следующим образом.

По схеме, приведенной на рис. 12, подают напряжение Х автотрансформатора AT или потенциометра на два произвольно выбранных ответвления трансформатора тока. Вольтметром V измеряют напряжение между всеми ответвлениями. Максимальное значение напряжения будет на крайних выводах А и Д, между которыми заключено полное число витков вторичной обмотки трансформатора тока. На определенные таким образом начало и конец обмотки подают от автотрансформатора напряжение из расчета 1 В на виток (число витков определяют по данным каталога). После этого, измеряя напряжение по всем ответвлениям, которое будет пропорционально числу витков, определяют их маркировку.

Рис. 12. Схема определения отпаек встроенных трансформаторов тока при отсутствии маркировки

Снятие характеристик намагничивания трансформаторов тока

Наиболее распространенный дефект трансформаторов тока — витковое замыкание во вторичной обмотке. Этот дефект лучше всего выявляется при проверке характеристики намагничивания, которая является основной для оценки исправности и определения погрешностей или тождественности трансформаторов, предназначенных для дифференциальных и земляных защит. Витковое замыкание выявляется по снижению характеристики намагничивания и уменьшению ее крутизны.

На рис. 13 видно, что даже при закорачивании всего 1—2 витков происходит резкое снижение характеристики, определяемой при этом испытании.

При проверке же коэффициента трансформации замыкания небольшого числа витков практически не обнаруживается.

Рис. 13. Характеристики намагничивания при витковых замыканиях во вторичных обмотках (трансформатор тока типа ТВ-35 300/5 а) 
1 — исправный трансформатор тока; 2 — закорочены два витка; 3 — закорочены восемь витков

Оценка полученной характеристики намагничивания производится путем сопоставления ее с типовой или с характеристиками, полученными на других однотипных трансформаторах тока того же коэффициента трансформации и класса точности.

Кривые намагничивания рекомендуется снимать по схеме с автотрансформатором (рис. 14,а). При пользовании потенциометром (схема на рис. 14,6) характеристика для того же трансформатора получится несколько выше, а при пользовании реостатом (схема на рис. 14,в) — еще выше (рис. 15).

Снимать характеристику при помощи реостата не рекомендуется, так как возможно появление остаточного намагничивания стали сердечника трансформатора тока при отключении тока.

Рис. 14. Схемы снятия характеристик намагничивания
а — с автотрансформатором; б — с потенциометром; в — с реостатом

Рис. 15. Характеристики намагничивания трансформаторов тока, снятые различными способами (трансформатор тока типа TB-35 150/5 А)
1 — с реостатом; 2 — с потенциометром; 3 — с автотрансформатором

Для того чтобы при последующих эксплуатационных проверках можно было сравнивать характеристики намагничивания с ранее снятыми, в протоколе проверки надо отмечать по какой схеме снималась характеристика. Для построения характеристики намагничивания достаточно снять ее до начала насыщения (при токе 5—10 А).

Для трансформаторов высокого класса точности и с большим коэффициентом трансформации достаточно снимать характеристику до 220 В. При снятии характеристик намагничивания вольтметр следует включать в схему до амперметра, чтобы проходящий через него ток не входил в значение тока намагничивания. Амперметр и вольтметр, применяемые при измерениях, должны быть электромагнитной или электродинамической системы.

Пользоваться приборами детекторными, электронными и другими, реагирующими на среднее или амплитудное значение измеряемых величин, не рекомендуется во избежание возможных искажений характеристики.

Проверка трансформаторов напряжения

Методы проверки трансформаторов напряжения не отличаются от методов проверки и испытания силовых трансформаторов, описанных выше.

Некоторую особенность составляет проверка дополнительной обмотки 5-стержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ. Эта обмотка соединена в разомкнутый треугольник. Проверка полярности ее производится по схеме, приведенной на рис. 16, путем поочередного подключения «плюса» батареи на все три вывода обмотки высшего напряжения в то время, как «минус» батареи, остается постоянно включенным на нулевой вывод. При правильном соединении обмоток отклонение гальванометра во всех случаях будет в одну сторону.

Рис. 16. Схема проверки полярности дополнительной обмотки 5- стержневого трехфазного трансформатора

Рис. 17. Имитация однофазного замыкания на землю путем исключения одной фазы 5-стержневого трансформатора напряжения на этой обмотке, которое при симметричном первичном напряжении не должно превышать 2—3 В. Полное отсутствие напряжения небаланса   свидетельствует об обрыве цепи дополнительной обмотки трансформатора напряжения типа НТМИ должно быть напряжение 100 В.

После включения трансформатора в сеть необходимо измерить напряжение небаланса.

Испытаем измерительные трансформаторы тока и напряжения с помощью профессионального оборудования. Проводим испытания периодически и по прямому запросу.

Наш адрес: г. Москва, улица Хованская, д. 6

Наш телефон: +7 (915) 208-27-05

Измерительные трансформаторы

— Руководство по применению

Основная цель этого руководства — дать читателю базовое понимание того, как применять измерительные трансформаторы на практике, при соблюдении надлежащей инженерной практики. Он не предназначен для того, чтобы сделать читателя конструктором измерительных преобразователей. Мы приложим особые усилия, чтобы свести к минимуму технические термины и язык.

Назначение измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы выдают ток или напряжение на приемлемом уровне для контроля напряжения или тока в данной цепи.Например, было бы неэкономично иметь амперметр для прямого измерения 600 ампер в проводнике. Экономично иметь амперметр для измерения силы тока в диапазоне 0–5 ампер. Вставив трансформатор тока в схему, он будет производить ток, который точно пропорционален току в проводнике, который вы хотите контролировать, в диапазоне 0–5 ампер, что соответствует 0–600 ампер. Амперметр будет иметь шкалу от 0 до 600 ампер. Точно так же было бы неэкономично измерять напряжение 14 400 вольт напрямую.При включении трансформатора напряжения в цепь будет присутствовать прямо пропорциональное напряжение в диапазоне 0–120 вольт, что соответствует 0–14 400 вольт. Трансформаторы тока и напряжения также используются для обеспечения энергией срабатывания различных защитных реле. Степень, в которой измерительный трансформатор вырабатывает ток или напряжение, пропорциональное контролируемому, называется его точностью. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен позже в этом руководстве.

Как следует из названия, трансформаторы тока обычно используются для понижения тока очень предсказуемым образом в отношении тока и фазы. Например, вы хотите измерить ток, потребляемый двигателем, чтобы определить, слегка ли он нагружен или перегружен. Во-первых, вы должны знать уровень напряжения в цепи двигателя. Исходя из этого, вы можете определить, какой класс напряжения должен иметь трансформатор тока. Ниже приведен список различных классов напряжения и некоторые из наиболее распространенных напряжений для каждого класса:

Класс напряжения (кВ) Диапазон напряжения (кВ) Общие напряжения (В)
0.6 0–0,6 120, 208, 240, 277, 380, 480, 600
1,2 0,601–1,2 840, 1200
2,5 1,201–2,5 2400
5,0 2.501–5.0 3300, 4200, 4800
8,7 5,001–8,7 6600, 7200
15,0 8.701–15,0 11000, 12000, 14400
25,0 15,001–25,0 18000, 24000
34,5 25,001–34,5 27600, 34500

Двигатель, который мы хотим контролировать, — 480 В, ссылка на приведенное выше означает класс напряжения 0,6 кВ (600 В). Затем вы должны узнать ток полной нагрузки двигателя (F.L.A.). Наш мотор F.L.A. составляет 96 ампер. ТТ с соотношением 100: 5А будет работать, но вы бы расширили верхний предел своего измерителя, если бы у вас был измеритель с перемещением 0-5А и шкалой 0-100А.Было бы лучше, если бы вы выбрали ТТ с соотношением 150: 5А с перемещением счетчика 0-5А и шкалой 0-150А. Трансформатор тока с коэффициентом тока 150: 5A имеет коэффициент трансформации 30: 1 (150A / 5A = 30/1). Следовательно, если у вас 96 А в первичном, у вас должно быть 3,2 А во вторичном (96 А / 30 = 3,2 А). Это идеальное преобразование, которое невозможно. В любом устройстве всегда имеют место определенные потери и искажения. Эти потери и искажения приведут к тому, что в нашем примере вторичная обмотка будет производить ток, несколько отличный от 3.2А. Также будет некоторое отличие формы волны вторичного сигнала от формы волны первичного. Эти различия известны как точность или ее отсутствие в КТ. Американский национальный институт стандартов опубликовал стандарты, которые обычно принимаются в качестве руководящих указаний по производительности. В случае измерительных трансформаторов применимый стандарт ANSI — C57.13. Эта публикация служит руководством для измерительных трансформаторов, производимых в США. Согласно ANSI C57.13 есть две категории точности: измерительная и релейная. Для измерения существуют значения 0,3, 0,6 и 1,2, которые представляют процентную погрешность максимального отношения при протекании 100% номинального первичного тока. Утверждение, что трансформатор тока имеет максимальную ошибку соотношения плюс или минус 0,3%, не является полным утверждением. Это только полное заявление, когда указана точность при заданном бремени. ANSI C57.13 также определяет нагрузки в отношении OHMS и сдвига фаз. Стандартные требования ANSI — BO.1, BO.2, BO.5, BO.9 и B1.8. Эти стандартные нагрузки ANSI представляют собой омические значения нагрузки соответственно 0,1, 0,2, 0,5, 0,9 и 1,8 Ом нагрузки.

Вы можете преобразовать омическое значение нагрузки в ВА (вольт-амперы), просто умножив омическое значение на 25 для трансформатора тока с вторичной обмоткой 5 ампер. Например, стандартная нагрузка ANSI для BO.2 равна 5 ВА (0,2 X 25). Поэтому в заявлении ANSI о точности измерения, таком как 0,3BO.2, говорится, что погрешность коэффициента трансформации трансформатора тока не должна превышать 0.3% плюс-минус при нагрузке, не превышающей 0,2 Ом нагрузки. Стандартный класс точности измерений ANSI также определяет максимальный сдвиг фазы плюс или минус, а также за счет использования параллелограммов, что требует технических знаний, выходящих за рамки предполагаемого считывающего устройства.

Класс точности реле

ANSI определяет характеристики трансформатора тока при определенных условиях в отношении нагрузки, которую вторичная обмотка трансформатора тока будет поддерживать при заданном напряжении, а также максимальной погрешности отношения.Все классы точности реле ANSI требуют, чтобы погрешность отношения не превышала 10% плюс или минус. Существуют различные типы конструкции и конструкции трансформаторов тока, которые будут объяснены позже, чьи характеристики могут быть рассчитаны или должны быть проверены для определения. Это причина префикса буквы «C» или буквы «T» в классах точности реле ANSI. Стандартные классы точности реле ANSI: C10, C20, C50, C100, C200, C400 и C800 или T10, T20, T50, T100, T200, T400 и T800. Цифровой суффикс — это напряжение, которое должна развить вторичная обмотка трансформатора тока, когда ток во вторичной обмотке в 20 раз больше номинального.Например, если номинальный вторичный ток составляет 5 А, указанное напряжение должно развиваться, когда вторичный ток равен 100 А (20 X 5 А = 100 А). И снова точность — это не полное заявление без конкретной нагрузки. В этом случае нагрузка может быть определена путем деления числового суффикса на 100. Например, C100, 100, деленное на 100, равняется нагрузке в 1 Ом. В случае реле ANSI класс точности C400 означает, что максимальная погрешность отношения не должна превышать 10% плюс или минус, когда во вторичной обмотке протекает 20-кратный номинальный ток, а вторичное напряжение будет составлять 400 В с нагрузкой 4 Ом.Также буква «C» говорит о том, что конструкция и конструкция таковы, что производительность может быть рассчитана.

Трансформаторы тока тороидального типа

В целом существует три типа конструкции трансформаторов тока. Все они имеют магнитопровод или сердечники и одну или несколько обмоток. Наиболее распространенным типом является тороидальный или кольцевой тип, который не имеет внутренней первичной обмотки как таковой. Первичный — это проводник, в котором необходимо контролировать ток. Первичный провод просто проходит через окно трансформатора тока.Сердечник в этом типе представляет собой ленту из магнитной стали, концентрично намотанную на себя. Это чрезвычайно эффективная конструкция сердечника, в которой нет разрывов или зазоров на магнитном пути. В то время как другие типы сердечников могут производить относительно высокие уровни слышимого шума (приблизительно 30-70 дБ), тороидальный сердечник редко производит слышимый уровень шума. Трансформатор тока тороидального или кольцевого типа очень популярен, потому что он не мешает контролируемой цепи. В цепи нет прямого физического или электрического соединения.Единственное звено между контролируемой цепью и трансформатором тока — это магнитное поле, которое создается вокруг первичного проводника при протекании через него тока. Тороидальный тип в целом также имеет самую низкую стоимость. В то время как несколько производителей предлагают тороидальные трансформаторы тока класса напряжения 2,5 и 5,0 кВ, подавляющее большинство трансформаторов тока тороидального типа относятся к классу 600 В. Можно использовать трансформатор тока тороидального типа класса 600 В в цепях более высокого класса напряжения, если первичный проводник полностью изолирован и экранирован или трансформатор тока размещен на проходном изоляторе, который спроектирован и рассчитан на соответствующий класс напряжения цепи.Большинство производителей автоматических выключателей для распределительных устройств проектируют вводы таким образом, чтобы они могли принимать один или несколько трансформаторов тока класса 600 В, даже если выключатель рассчитан на класс 15 кВ. Этот подход намного более рентабелен, поскольку стоимость трансформатора тока класса 600 В по сравнению с трансформатором тока класса 15 кВ относительно намного меньше.

Корректировка коэффициента

Другая причина популярности тороидального типа конструкции и конструкции заключается в том, что можно относительно легко регулировать коэффициент трансформации.Вы можете изменить курс, добавив основные повороты. Например, предположим, что вам нужно соотношение 50: 5A, но у вас есть только трансформатор тока 100: 5A. Вы можете просто взять два оборота первичной обмотки (100/2 = 50) и настроить трансформатор тока с коэффициентом тока 100: 5A на 50: 5A. Это достигается за счет закольцовывания первичного проводника так, чтобы он дважды проходил через окно. Этот метод часто используется для повышения точности и повышения нагрузочной способности при более низких значениях отношения тока. Как правило, чем больше коэффициент тока, тем выше точность и допустимая нагрузка трансформаторов тока.Таким образом, вы можете взять, например, трансформатор тока 100: 5A, взять четыре оборота первичной обмотки и установить соотношение 25: 5A (100/4 = 25) и насладиться лучшими рабочими характеристиками 100: 5A при 25: 5A. Текущее соотношение. Можно произвести точную регулировку тока, приложив вторичные витки к трансформатору тока. Например, у вас может быть трансформатор тока с коэффициентом тока 100: 5A и вам потребуется коэффициент тока 90: 5A. В зависимости от того, как применяются вторичные витки (добавочные или вычитающие), вы можете регулировать номинальный ток первичной обмотки на 5 ампер для каждого вторичного витка.Чтобы взять коэффициент тока 100: 5A и настроить его на 90: 5A, вам нужно всего лишь применить два вычитающих вторичных оборота. Эти текущие и точные настройки могут быть выполнены в полевых условиях только с помощью трансформаторов тока тороидального типа.

Основное различие между трансформаторами тока тороидального и намотанного первичного типа заключается в том, что первичный трансформатор имеет внутреннюю первичную обмотку и не имеет окна для прохождения первичного проводника. Преимущество первичного типа с обмоткой состоит в том, что разработчик может сделать блоки с низкими коэффициентами тока более высокой точностью и более высокой нагрузочной способностью.Первичная обмотка первичного типа фактически вставляется последовательно с проводником, который необходимо контролировать. В этом случае это вмешивается в цепь, которую необходимо контролировать. По этой причине есть некоторые сомнения относительно использования первичной обмотки, даже если это может быть наиболее эффективным способом достижения желаемых характеристик, особенно при требованиях к низкому коэффициенту тока. Обмотанные первичные типы могут быть спроектированы с использованием сердечника тороидального типа из-за его превосходной эффективности. В этом случае окно не предусмотрено, так как оно не нужно.Обмотка первичной обмотки чаще встречается в трансформаторах тока с более высоким классом напряжения (класс выше 600 В), поскольку он упрощает решение проблем, связанных с более высокими напряжениями, для проектировщика, сохраняя при этом конструкцию как можно более рентабельной.

Трансформаторы тока стержневого типа

Трансформатор тока типа «настоящая шина» — это трансформатор тороидального типа с шиной в качестве неотъемлемой части трансформатора тока, который постоянно вставляется через окно тороида.Шина служит первичным проводником. Тип стержня вставляется в контролируемую цепь. Распространенной ошибкой является наименование первичного типа с намоткой как типа шины, потому что первичные соединения выполняются с шинами. В намотанном типе шины являются средством соединения, а не сплошной шиной.

Варианты

Хотя первичная обмотка с тороидальной обмоткой и линейный трансформатор являются тремя основными типами трансформаторов тока, существует множество возможных вариаций этих типов, таких как блоки с ответвленными обмотками, несколькими обмотками и несколькими сердечниками.Широко распространены трансформаторы тока с несколькими коэффициентами передачи. Фактически, это вторичная обмотка с ответвлениями, которая в результате повторного включения может иметь множество различных соотношений. Стандарт ANSI C57.13 определяет множественные отношения следующим образом:

600: 5MR
50: 5, 100: 5, 150: 5, 200: 5, 250: 5, 300: 5, 400: 5, 500: 5 и 600: 5.
1200: 5MR
100: 5, 200: 5, 300: 5, 400: 5, 500: 5, 600: 5, 800: 5, 900: 5, 1000: 5 и 1200: 5.
2000: 5MR
300: 5, 400: 5, 500: 5, 800: 5, 1100: 5, 1200: 5, 1500: 5, 1600: 5 и 2000: 5.
3000: 5MR
300: 5, 500: 5, 800: 5, 1000: 5, 1200: 5, 1500: 5, 2000: 5, 2200: 5, 500: 5 и 3000: 5.
4000: 5MR
500: 5, 1000: 5, 1500: 5, 2000: 5, 2500: 5, 3000: 5, 3500: 5 и 4000: 5.
5000: 5MR
500: 5, 1000: 5, 1500: 5, 2000: 5, 2500: 5, 3000: 5, 3500: 5, 4000: 5 и 5000: 5.

Выше приведены стандартные мульти-передаточные числа ANSI с соответствующими ответвителями. При необходимости можно получить другие характеристики с несколькими коэффициентами с разными ответвителями.

Другой распространенный вариант — это трансформатор тока с разъемным сердечником или разборный трансформатор тока. Этот вариант используется для установки контроля цепи, когда нежелательно размыкать цепь для установки тороидального или намотанного первичного типа. Разрезной сердечник обычно имеет прямоугольную форму. Следует отметить еще одну разновидность трансформатора тока прямоугольной формы (с неразъемным сердечником или без демонтажа).

Другой вариант — трехфазный трансформатор тока, который в общем случае представляет собой не что иное, как три однофазных трансформатора тока.

Датчик замыкания на землю — это трансформатор тока, предназначенный для работы с определенным реле замыкания на землю. Датчик замыкания на землю предназначен для обеспечения достаточного тока, чтобы вызвать срабатывание реле замыкания на землю на заданном уровне.

Соображения

Для правильного выбора трансформатора тока необходимо учесть следующее.

  1. «ВНУТРЕННИЙ ИЛИ НАРУЖНЫЙ»
    Определите, будет ли трансформатор подвергаться воздействию элементов или нет.Внутренние трансформаторы обычно дешевле, чем наружные трансформаторы. Очевидно, что если трансформатор тока будет заключен в наружный кожух, его не нужно рассчитывать на использование вне помещений. Это распространенная дорогостоящая ошибка при выборе трансформаторов тока.
  2. «ЧТО ВЫ ХОТИТЕ СДЕЛАТЬ»
    Если вам нужна индикация, первое, что вам нужно знать, — это требуемая степень точности. Например, если вы просто хотите узнать, перегружен ли двигатель или перегружен, вам, скорее всего, подойдет панельный измеритель с точностью от 2 до 3%.В этом случае трансформатор тока должен иметь точность от 0,6 до 1,2%. С другой стороны, если вы собираетесь управлять прибором распределительного типа с точностью до 1%, вам понадобится трансформатор тока с точностью от 0,3 до 0,6. Вы должны иметь в виду, что рейтинги точности основаны на номинальном протекающем первичном токе и в соответствии со стандартами ANSI могут быть удвоены (0,3 становится 0,6%), когда протекает 10% первичного тока. Как упоминалось ранее, номинальная точность соответствует заявленной нагрузке. Вы должны учитывать не только нагрузку (инструмент), но и общую нагрузку.Общая нагрузка включает нагрузку на вторичную обмотку трансформаторов тока, нагрузку на выводы, соединяющие вторичную обмотку с нагрузкой, и, конечно же, нагрузку на саму нагрузку. Трансформатор тока должен выдерживать общую нагрузку и обеспечивать точность, требуемую при этой нагрузке.

    Если вы собираетесь управлять реле, вы должны знать, какая точность реле потребуется для него.

  3. «КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ»
    Вы должны знать, какое напряжение в цепи, которую необходимо контролировать.Это определит, каким должен быть класс напряжения трансформатора тока, как объяснялось ранее.
  4. «ПЕРВИЧНЫЙ ПРОВОДНИК»
    Если вы выбрали трансформатор тока с окном, вы должны знать количество, тип и размер первичного проводника (ов), чтобы выбрать размер окна, в котором будут размещены первичные проводники.

Применения трансформаторов тока

Разнообразие применения трансформаторов тока, кажется, ограничивается только фантазией.По мере того, как новое электронное оборудование развивается и играет все большую роль в производстве, контроле и применении электрической энергии, к нынешним производителям и разработчикам трансформаторов будут предъявляться новые требования по предоставлению новых продуктов для удовлетворения этих потребностей.

Трансформатор тока (CT) — конструкция и принцип работы

Трансформатор тока (CT) — это тип трансформатора, который используется для измерения переменного тока. Он производит переменный ток (AC) во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке.Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами.

Трансформаторы тока предназначены для создания уменьшенной копии тока в линии высокого напряжения и изоляции измерительных приборов, счетчиков, реле и т. Д. От силовой цепи высокого напряжения
.

Большие переменные токи, которые нельзя измерить или пропустить через обычный амперметр, а также токовые катушки ваттметров, счетчиков энергии можно легко измерить с помощью трансформаторов тока вместе с обычными приборами низкого диапазона.

Связано: Принцип работы трансформатора

Обозначение трансформатора тока / принципиальная схема

Принципиальная схема трансформатора тока

Трансформатор тока (CT) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков с большим поперечным сечением. В некоторых случаях перемычка, по которой проходит большой ток, может выступать в качестве первичной обмотки. Он включен последовательно с линией, по которой проходит большой ток. Конструкция трансформатора тока

и обозначение цепи Обозначения схем трансформатора тока в соответствии со стандартами IEEE и IEC

Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкого провода с малой площадью поперечного сечения.Обычно он рассчитан на 5А. Он подключен к катушке амперметра нормального диапазона.

Связано: Почему вторичная обмотка трансформатора тока (ТТ) не должна быть разомкнута?

Принцип работы трансформатора тока

Эти трансформаторы в основном представляют собой повышающие трансформаторы, то есть повышающие напряжение от первичной к вторичной. Таким образом, ток уменьшается от первичного к вторичному.

Итак, с текущей точки зрения, это понижающий трансформатор, значительно понижающий значение тока от первичной к вторичной.

Пусть,

N 1 = Число витков первичной обмотки

N 2 = Число витков вторичной обмотки

I 1 = Ток первичной обмотки

I 2 = Ток вторичной обмотки

Для трансформатора,

I 1 / I 2 = N 2 / N 1

Поскольку N 2 очень высокий по сравнению с N 1 , отношение I 1 к I 2 также очень высок для трансформаторов тока.Такой коэффициент тока указывается для представления диапазона трансформатора тока.

Например, рассмотрим диапазон 500: 5, тогда он означает, что C.T. понижает ток от первичной к вторичной в соотношении 500 к 5.

I 1 / I 2 = 500/5

Зная этот коэффициент тока и показания счетчика на вторичной обмотке, фактический протекающий высокий ток в линии через первичный можно получить.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения трансформаторы тока можно в целом разделить на два типа:

  1. Внутренние трансформаторы тока
  2. Внешние трансформаторы тока

Внутренние трансформаторы тока

Спроектированные трансформаторы тока для установки внутри металлических шкафов известны как внутренние трансформаторы тока.

В зависимости от метода изоляции они могут быть дополнительно классифицированы как:

  • Ленточная изоляция
  • Литая смола (эпоксидная, полиуретановая или полибетонная)

С точки зрения конструкции трансформаторы тока для внутренних помещений можно разделить на следующие категории: следующих типов:

  1. Шина Тип CT : ТТ, имеющие шину подходящего размера и материал, используемый в качестве первичной обмотки, известны как ТТ стержневого типа. Пруток может иметь прямоугольное или круглое сечение.
  2. ТТ с прорезью / окном / кольцом : ТТ, имеющие отверстие в центре для прохода через него первичного проводника, известны как ТТ «кольцевого типа» (или «типа« прорезь / окно »).
  3. CT с обмоткой : ТТ, имеющий более одного полного витка первичной обмотки, намотанной на сердечник, известен как ТТ с обмоткой. Присоединительные первичные клеммы могут быть аналогичны клеммам трансформатора тока стержневого типа, или для этой цели могут быть предусмотрены прямоугольные контактные площадки.

Трансформатор тока для наружной установки

Эти трансформаторы тока предназначены для наружного применения.Они используют трансформаторное масло или любую другую подходящую жидкость для изоляции и охлаждения. ТТ, погруженный в жидкость, который герметичен и не связан с атмосферой, известен как герметичный ТТ.

Масляные трансформаторы тока наружной установки далее классифицируются как

  1. с живым баком типа CT
  2. с мертвым баком типа CT

Большинство трансформаторов тока наружной установки представляют собой высоковольтные трансформаторы тока. В зависимости от области применения они далее классифицируются на:

  1. Измерительный трансформатор тока
  2. Защитный трансформатор тока
Трансформатор тока резервуара под напряжением

В этой конструкции измерительных трансформаторов емкость, в которой размещены сердечники, поддерживается под напряжением системы.ТТ живого резервуара показан на рисунке. Следует отметить, что проходной изолятор этого ТТ может повредиться при транспортировке, так как его центр тяжести находится на большой высоте.

Трансформатор тока живого резервуара
Трансформатор тока мертвого резервуара

В конструкции трансформаторов тока мертвого резервуара резервуар, в котором размещены сердечники, поддерживается под потенциалом земли.

На рисунке показана конструкция «мертвого» резервуара (с одной втулкой), монтаж которой аналогичен конструкции «живого» резервуара, но здесь центр тяжести расположен низко.Следовательно, этот тип ТТ не повреждается при транспортировке.

Трансформатор тока с мертвым резервуаром

На рисунке показан трансформатор тока с мертвым резервуаром (с двумя проходными изоляторами), который имеет очень компактные размеры и может быть установлен на стальной конструкции рядом с автоматическими выключателями наружной установки.

ТТ, имеющий более одной жилы и более одной вторичной обмотки, известен как многожильный ТТ (например, ТТ, имеющий измерительные и защитные жилы).

Трансформатор трансформатора тока, в котором более одного коэффициента передачи можно получить путем повторного включения или заделки лент в первичной или вторичной обмотке, известен как измерительный трансформатор с несколькими коэффициентами (например,г. ТТ с коэффициентом 800-400-200 / 1 А). В таких трансформаторах следует избегать обмотки первичной обмотки изолентой, насколько это допускается конструкцией.

Измерительный трансформатор, предназначенный для двойной цели измерения и защиты, известен как измерительный трансформатор двойного назначения.

ТТ с разъемным измерительным сердечником, используемый для измерения тока в шине, известен как ТТ с разъемным сердечником. Пружинное действие ТТ с разъемным сердечником позволяет оператору использовать этот ТТ для охвата токоведущей шины низкого напряжения, не останавливая прохождение тока.

Измерительный трансформатор тока и защита CT

Трансформатор тока в некоторой степени похож на силовой трансформатор, поскольку оба зависят от одного и того же основного механизма электромагнитной индукции, но имеют значительные различия в их конструкции и работе.

Трансформатор тока, используемый для измерительных и показывающих цепей обычно называют измерительным ТТ .

Трансформатор тока, используемый вместе с защитными устройствами обозначается как Protection CT .

ТТ измерительного класса имеет гораздо меньшую емкость ВА, чем ТТ класса защиты. Измерительный трансформатор тока должен быть точным во всем диапазоне, например: от 5% до 125% нормального тока. Другими словами, его намагничивающий импеданс при низких уровнях тока (и, следовательно, низких уровнях магнитного потока) должен быть очень высоким.

ТТ с измерительным сердечником разработан для более точной работы в указанном диапазоне номинальных токов. Когда ток превышает это значение, измерительный сердечник становится насыщенным, тем самым ограничивая уровень тока в устройстве.Это защищает подключенные приборы учета от перегрузки при протекании тока уровня повреждения. Он предохраняет расходомер от чрезмерных крутящих моментов, которые могут возникнуть во время этих неисправностей.

Измерительный трансформатор тока класса

Напротив, для трансформатора тока класса защиты ожидается, что линейный отклик будет в 20 раз больше номинального тока. Его характеристики должны быть точными в диапазоне нормальных токов и до токов короткого замыкания. В частности, для трансформаторов тока степени защиты намагничивающее сопротивление должно поддерживаться на высоком уровне в диапазоне токов порядка токов короткого замыкания.

Защита класса CT

Защитный сердечник разработан для преобразования сигнала без искажений даже в диапазон перегрузки по току. Это позволяет защитным реле точно измерять значение тока короткого замыкания даже в условиях очень высокого тока.

Для измерения ТТ требуется точность в пределах нормального рабочего диапазона до 125 процентов от номинального тока. Для сверхтоковых условий, помимо этого, точность не требуется, скорее, должно быть насыщение в сердечнике, чтобы снять подключенные инструменты от напряжений из-за перегрузки по току.

Точность не требуется для токов ниже номинального значения для защитных трансформаторов тока. Но должна быть точность при всех более высоких значениях тока, вплоть до максимального первичного тока, равного максимальному уровню неисправности системы.

Решение о том, следует ли использовать ТТ двойного назначения для измерения и защиты, зависит от различных факторов, таких как конструкция, стоимость и место, а также от способности прибора выдерживать кратковременные перегрузки по току.

Трансформаторы тока класса T и класса C

Стандарты ANSI / IEEE классифицируют трансформаторы тока на два типа:

  1. Трансформатор тока класса T
  2. Трансформатор тока класса C

Как правило, трансформатор тока класса T представляет собой трансформатор тока с обмоткой и одним трансформатором. или более витков первичной обмотки, намотанных на сердечник.Это связано с большим потоком утечки в активной зоне. Из-за этого единственный способ определить его производительность — это проверить. Другими словами, стандартные кривые рабочих характеристик нельзя использовать с трансформаторами тока такого типа.

Для ТТ класса C буквенное обозначение «C» означает, что поток утечки незначителен. ТТ класса C являются более точными ТТ стержневого типа. В таких трансформаторах тока поток утечки из сердечника остается очень небольшим. Для таких трансформаторов тока характеристики можно оценить по стандартным кривым возбуждения.Кроме того, погрешность соотношения поддерживается в пределах ± 10% для стандартных условий эксплуатации.

Конструкция трансформатора тока

Как мы обсуждали выше, есть три типа конструкций, используемых для внутренних трансформаторов тока:

  1. Обмотка типа CT
  2. Тороидальный (оконный) тип CT
  3. Барный тип CT

Трансформатор тока с намоткой — Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Трансформатор тока тороидального (оконного) типа — не содержит 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 его открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

ТТ с обмоткой Тороидальный (оконный) ТТ Тип с шиной CT

Трансформатор тока со стержневым типом — Этот тип трансформатора тока использует фактический кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одиночной обмотке. повернуть.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

1. Трансформатор тока с обмоткой

В конструкции с обмоткой первичная обмотка намотана более чем на один полный оборот сердечника.

Трансформатор тока с обмоткой

Конструкция трансформатора тока с обмоткой показана выше.

В трансформаторе тока с обмоткой низкого напряжения вторичная обмотка намотана на бакелитовый формирователь.Тяжелая первичная обмотка наматывается непосредственно на верхнюю часть вторичной обмотки с соответствующей изоляцией между ними.

В противном случае первичную обмотку наматывают полностью отдельно, затем обматывают лентой из подходящего изоляционного материала и собирают с вторичной обмоткой на сердечнике.

Трансформаторы тока могут быть кольцевого или оконного типа. Некоторые часто используемые формы для штамповки трансформаторов тока оконного типа показаны на рисунке ниже.

Материал сердечника для намотки — железо-никелевый сплав или ориентированная электротехническая сталь.Перед установкой вторичной обмотки на сердечник ее изолируют с помощью концевых муфт и кольцевых обмоток из прессованного картона. Такие картоны обеспечивают дополнительную изоляцию и защиту обмотки от повреждений из-за острых углов.

2. Трансформатор тока стержневого типа

В трансформаторе тока этого типа первичная обмотка представляет собой не что иное, как стержень подходящего размера. Конструкция представлена ​​на рисунке.

Трансформатор тока стержневого типа

Изоляция первичной обмотки стержневого типа представляет собой трубку из бакелизированной бумаги или смолу, непосредственно отформованную на стержне.Такая первичная обмотка стержневого типа является неотъемлемой частью трансформатора тока. Сердечник и вторичная обмотка в линейном трансформаторе одинаковы.

Штамповки, используемые для пластин в трансформаторах тока, должны иметь большую площадь поперечного сечения, чем у обычных трансформаторов. Благодаря этому сопротивление чередующихся углов остается минимально возможным. Следовательно, соответствующий ток намагничивания также невелик.

Обмотки расположены очень близко друг к другу, чтобы уменьшить реактивное сопротивление утечки.Чтобы избежать эффекта короны, в трансформаторе стержневого типа внешний диаметр трубки сохраняется большим.

Обмотки сконструированы таким образом, чтобы без повреждений они могли выдерживать силы короткого замыкания, которые могут быть вызваны коротким замыканием в цепи, в которую вставлен трансформатор тока.

При малых линейных напряжениях для изоляции используются лента и лак. Для линейных напряжений выше 7 кВ используются масляные трансформаторы тока или трансформаторы тока с композитным наполнением.

Конструкция высоковольтного трансформатора тока наружной установки

Использование / преимущества трансформатора тока

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы электросети.

Применение различных типов трансформаторов тока

Наряду с выводами напряжения, коммерческие трансформаторы тока приводят в действие ватт-часы электросетей практически в каждом здании с трехфазным питанием и однофазным питанием более 200 ампер.

Высоковольтные трансформаторы тока устанавливаются на фарфоровых или полимерных изоляторах для их изоляции от земли.

Трансформаторы тока могут быть установлены на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора.

Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются в виде «стека» для различных целей. Например, устройства защиты и коммерческое измерение могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между цепями измерения и защиты и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, характеристики перегрузки) для устройств.

Применение высоковольтных трансформаторов тока

Идеально для установки в точках измерения благодаря очень высокой точности.

Отличная частотная характеристика; идеально подходит для контроля качества электроэнергии и измерения гармоник.

Подходит для установки в фильтры постоянного и переменного тока на преобразовательных подстанциях для проектов HVDC.

Примеры применения:

  1. Защита высоковольтных линий и подстанций.
  2. Защита конденсаторных батарей.
  3. Защита силовых трансформаторов.
  4. Учет доходов.

Измерительные трансформаторы



ЗАДАЧИ

• объяснить работу измерительного трансформатора напряжения.

• объяснить работу измерительного трансформатора тока.

• схема соединений трансформатора напряжения и трансформатора тока в однофазной цепи.

• указать, как следующие величины определяются для однофазной цепи содержащие измерительные трансформаторы: первичный ток, первичное напряжение, первичное мощность, полная мощность и коэффициент мощности.

• описать подключение измерительных трансформаторов в трехфазной трехпроводной схема.

• описать подключение измерительных трансформаторов к трехфазной, четырехпроводной система.

Измерительные трансформаторы используются для измерения и контроля переменного тока. токовые цепи. Прямое измерение высокого напряжения или сильных токов предполагает: большие и дорогие приборы, реле и другие схемные компоненты много дизайнов. Однако использование измерительных трансформаторов позволяет использовать относительно небольшие и недорогие приборы и устройства управления стандартизированные конструкции.Измерительные трансформаторы также защищают оператора, измерительные приборы и контрольное оборудование от опасностей высоких Напряжение. Использование измерительных трансформаторов повышает безопасность, точность и удобство.

Есть два различных класса инструментальных трансформаторов: инструментальные трансформаторы. трансформатор напряжения и измерительный трансформатор тока. (Слово «инструмент» обычно опускается для краткости.)

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор напряжения работает по тому же принципу, что и силовой или распределительный. трансформатор.Основное отличие состоит в том, что мощность трансформатора напряжения мала по сравнению с силовыми трансформаторами. Потенциальные трансформаторы имеют номиналы от 100 до 500 вольт-ампер (ВА). Сторона низкого напряжения обычно намотка на 115 вольт или 120 вольт. Нагрузка на стороне низкого напряжения обычно состоит из потенциальных катушек различных инструментов, но может также включать потенциальные катушки реле и другого контрольного оборудования. В целом нагрузка относительно небольшая и нет необходимости в трансформаторах напряжения емкостью от 100 до 500 вольт-ампер.

Первичная обмотка высоковольтного трансформатора напряжения имеет то же номинальное напряжение первичной цепи. Когда необходимо измерить напряжение однофазной линии на 4600 вольт, первичная обмотка потенциала трансформатор будет рассчитан на 4600 вольт, а низковольтная вторичная быть рассчитанным на 115 вольт. Соотношение первичной и вторичной обмоток это:

4,600/115 или 40/1

Вольтметр, подключенный к вторичной обмотке трансформатора напряжения. указывает значение 115 вольт.Для определения фактического напряжения на высоковольтной цепи, показание прибора 115 вольт необходимо умножить на 40. (115 х 40 = 4600 вольт). В большинстве случаев вольтметр откалиброван для индикации фактическое значение напряжения на первичной стороне. В результате оператор не требуется применять множитель к показаниям прибора, а возможность ошибок снижена.

илл. 22-1 показывает подключения трансформатора напряжения с первичный вход 4600 вольт и выход 115 вольт для вольтметра.Этот потенциал трансформатор имеет вычитающую полярность. (Все измерительные трансформаторы напряжения теперь производятся, имеют вычитающую полярность.) Один из вторичных выводов трансформатор, показанный на рисунке 22-1, заземлен, чтобы исключить опасность высокого напряжения.

Трансформаторы потенциала имеют высокоточное соотношение между значениями первичного и вторичного напряжения; как правило, ошибка составляет менее 0,5 процента. Мощность трансформаторы не предназначены для высокоточного преобразования напряжения.


ил. 22-1 Подключение трансформатора напряжения

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Трансформаторы тока используются так, чтобы амперметры и катушки тока другие приборы и реле не нужно подключать напрямую к сильноточным линий. Другими словами, эти приборы и реле изолированы от высоких токи. Трансформаторы тока также понижают ток до известного коэффициента. Использование трансформаторов тока означает, что относительно небольшие и точные могут использоваться приборы, реле и устройства управления стандартизованной конструкции в схемах.

Трансформатор тока имеет отдельные первичную и вторичную обмотки. В первичная обмотка, которая может состоять из нескольких витков толстого провода, намотанного на многослойный железный сердечник, последовательно соединенный с одним из линейных проводов. Вторичная обмотка состоит из большего количества витков меньшего размер проволоки. Первичная и вторичная обмотки намотаны на один сердечник.

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока определяется. по максимальному значению тока нагрузки.Вторичная обмотка рассчитана на на 5 ампер независимо от номинального тока первичных обмоток.

Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки трансформатор тока 100 ампер. Первичная обмотка имеет три витка, а вторичная обмотка — 60 витков. Вторичная обмотка имеет стандартную текущий рейтинг 5 ампер; следовательно, соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100/5 или 20 к 1. Первичный ток в 20 раз больше. чем вторичный ток.Поскольку вторичная обмотка имеет 60 витков, а первичная обмотка — 3 витка, вторичная обмотка имеет в 20 раз больше витков. витки как первичная обмотка. Тогда для трансформатора тока отношение первичного и вторичного токов обратно пропорционально отношению первичные и вторичные витки.

В fgr22-2 трансформатор тока используется для понижения тока в Однофазная цепь на 4600 вольт. Трансформатор тока рассчитан на 100 до 5 ампер, а коэффициент понижения тока составляет 20 к 1.Другими словами, в первичной обмотке 20 ампер на каждый ампер вторичной обмотка. Если амперметр на вторичной обмотке показывает 4 ампера, фактический ток в первичной обмотке в 20 раз превышает это значение или 80 ампер.

Трансформатор тока на рисунке 22-2 имеет маркировку полярности в том смысле, что два высоковольтных первичных вывода имеют маркировку h2 и h3, а вторичные выводы помечены как X1 и X2. Когда h2 мгновенно положительно, X1 положительно в тот же момент.Некоторые производители трансформаторов тока маркируют только h2 и X1 или используйте метки полярности. При подключении трансформаторов тока в схемах вывод h2 подключается к проводу линии, питающемуся от источника, в то время как провод h3 подключен к линейному проводу, питающему нагрузку.


ил. 22-2 А трансформатор тока, используемый с амперметром

Вторичные провода подключаются непосредственно к амперметру. Обратите внимание, что один проводов вторичной обмотки заземлено в качестве меры предосторожности для устранения высокого напряжения опасности.

Осторожно: Вторичная цепь трансформатора никогда не должна открываться, когда в первичной обмотке есть ток. Если вторичная цепь разомкнута когда есть ток в первичной обмотке, то весь первичный ток ток возбуждения, который вызывает высокое напряжение во вторичной обмотке. Это напряжение может быть достаточно высоким, чтобы подвергнуть опасности человеческую жизнь.

Лица, работающие с трансформаторами тока, должны проверить, что вторичная обмотка цепь обмотки замкнута.Иногда может потребоваться отключить вторичная цепь прибора при наличии тока в первичной обмотке. Например, в измерительной цепи может потребоваться переустановка проводки или другой ремонт. быть нужным. Для защиты рабочего подключается небольшой короткозамыкающий выключатель. в цепь на вторичных выводах трансформатора тока. Этот переключатель замкнут, когда цепь прибора должна быть отключена на ремонт или переналадка.

Трансформаторы тока имеют очень точное соотношение между первичной и вторичной обмотками. текущие значения: погрешность большинства современных трансформаторов тока меньше 0.5 процентов.

Когда первичная обмотка имеет большой номинальный ток, она может состоять из прямой проводник, проходящий через центр полого металлического сердечника. В вторичная обмотка намотана на сердечник. Эта сборка называется стержневой. трансформатор тока. Название происходит от конструкции первичного который на самом деле представляет собой прямую медную шину. Все стандартные трансформаторы тока с номиналом 1000 ампер и более являются трансформаторами стержневого типа. Некоторые текущие трансформаторы с более низкими номиналами также могут быть стержневыми.больной 22-3 показан трансформатор тока стержневого типа.

ill 22-4 показывает клещевой амперметр, в котором используется концепция оконного типа. трансформатор тока. Открыв зажим, а затем закрыв его вокруг токопроводящий провод, ток в проводе измеряется на метр.


ил. Трансформатор тока 22-3 бар.

ил. 22-4 Зажимные амперметры / мультиметры.

ИНСТРУМЕНТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ В ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ


ил.22-5 Однофазные измерительные соединения

илл. 22-5 показывает нагрузку прибора, подключенную через прибор. трансформаторы на однофазную высоковольтную линию. Инструменты включают вольтметр (22-6), амперметр и ваттметр. Трансформатор потенциала рассчитано на напряжение от 4600 до 115 вольт; трансформатор тока рассчитан на 50 … 5 ампер. Катушки потенциала вольтметра и ваттметра соединены параллельно низковольтному выходу трансформатора напряжения.Следовательно, напряжение на потенциальных катушках каждого из этих инструментов является такой же. Катушки тока амперметра и ваттметра соединены в последовательно через вторичный выход трансформатора тока. Как результат, ток в токовых катушках обоих инструментов одинаков. Обратите внимание, что вторичная обмотка каждого измерительного трансформатора заземлена для обеспечения защиты от опасностей высокого напряжения, как это предусмотрено в статье 250 Национального электротехнического Код.

Вольтметр на рисунке 22-5 показывает 112,5 вольт, амперметр показывает 4 ампера, а ваттметр показывает 450 ватт. Чтобы найти первичное напряжение, первичный ток, первичная мощность, полная мощность в первичной цепи и коэффициент мощности, используются следующие процедуры:

Первичное напряжение

Множитель вольтметра = 4600/115 = 40

Первичное напряжение = 112,5 x 40

= 4500 вольт

Первичный ток

Множитель амперметра = 50 / S = 10

Первичный ток = 4 x 10

= 40 ампер


ил.22-6 Монтируемые на панели счетчики используют трансформаторы для контроля больших значений

Первичная мощность

Множитель ваттметра = множитель вольтметра x множитель амперметра

Множитель ваттметра = 40 x 10

= 400

Основная мощность = 450 x 400

= 180000 ватт или 180 киловатт

Полная мощность

Полная мощность первичной цепи, полученная путем умножения первичной значения напряжения и тока.

Полная мощность (вольт-амперы) = вольт x ампер

вольт-ампер = 4500 x 40

= 180000 Вт = 180000/1000 = 180 кВт

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности = мощность в киловаттах / полная мощность в киловольт-амперах

= 180/180

= 1,00 или 100 процентов

ИНСТРУМЕНТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НА ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ

Трехфазная, трехпроводная система

В трехфазной трехпроводной системе два одинаковых трансформатора напряжения необходимы два трансформатора тока одинакового номинала.Это это обычная практика в трехфазных счетчиках для подключения вторичных схемы. То есть соединения выполняются так, что один провод или устройство проводит комбинированные токи двух трансформаторов в разных фазах.

Низковольтные подключения приборов для трехфазной трехпроводной системы проиллюстрированы на 22-7. Обратите внимание, что два трансформатора напряжения подключены в разомкнутом треугольнике к трехфазной линии на 4600 Вольт. Это приводит к трем значения вторичного напряжения 115 вольт каждое.Два трансформатора тока соединены так, чтобы первичная обмотка одного трансформатора была последовательно с линией А и первичная обмотка второго трансформатора включены последовательно с линией С.


ил. 22-7 Измерительные соединения для трехфазной, трехпроводной системы

Обратите внимание, что во вторичной цепи низкого напряжения используются три амперметра. Эта система подключения подходит для трехфазной трехпроводной системы, и все три амперметра дают точные показания.Другие инструменты, которые можно используемые в этой схеме включают трехфазный ваттметр, трехфазный ватт-час измеритель мощности и трехфазный измеритель коэффициента мощности. Когда трехфазные инструменты подключены во вторичных цепях, эти приборы должны быть подключены правильно, чтобы сохранялись правильные фазовые соотношения. Если это меры предосторожности не соблюдаются, показания прибора будут неверными. В проверка соединений для этой трехфазной трехпроводной системы учета, Обратите внимание, что взаимосвязанные вторичные обмотки потенциала и тока заземлены. для обеспечения защиты от опасностей высокого напряжения.

Трехфазная, четырехпроводная система


ил. 22-8 Измерительные соединения для трехфазной, четырехпроводной системы

илл. 22-8 иллюстрирует вторичные измерительные соединения для 2400/4152 вольт, трехфазная, четырехпроводная система. Подключены три трансформатора напряжения. в звезду, чтобы обеспечить трехфазный выход трех вторичных напряжений 120 вольт к нейтральному. Три трансформатора тока от 50 до 5 ампер используются в трех линейные проводники.Во взаимосвязанной вторичной обмотке используются три амперметра. схема. И взаимосвязанный потенциал, и текущие вторичные обмотки заземлен для защиты от возможных опасностей, связанных с высоким напряжением.

РЕЗЮМЕ

Измерительные трансформаторы

специально разработаны для преобразования напряжения и тока в очень точных соотношениях. Потенциальные трансформаторы используются для преобразования высокое напряжение до значений 115 или 120 вольт для использования со стандартными приборами. Трансформаторы тока (ТТ) используются для преобразования больших значений переменного тока. до уровня 5 ампер, чтобы его можно было использовать со стандартными инструментами.ОКРУГ КОЛУМБИЯ текущие уровни обычно снижаются до приемлемого уровня за счет использования шунты. Шунт имеет номинальный ток первичной нагрузки, и тогда измеритель подключен через шунт. Счетчик рассчитан на работу при 50 милливольтах.

ВИКТОРИНА

1. Какие бывают два типа измерительных трансформаторов?

а.

г.

2. Почему вторичная цепь трансформатора тока должна быть замкнута, когда есть ток в первичной цепи? __________

3.Трансформатор рассчитан на 4600/115 вольт. Вольтметр, подключенный поперек вторичная обмотка показывает 112 вольт. Какое первичное напряжение?

4. Трансформатор тока рассчитан на 150/5 ампер. Амперметр во вторичной обмотке схема читает 3,5 ампера. Что такое первичный ток? _______

5. Трансформатор напряжения 2300/115 вольт и трансформатор тока 100/5 ампер. подключены к однофазной сети. Вольтметр, амперметр и ваттметр включены во вторичные обмотки измерительных трансформаторов.Вольтметр показывает 110 вольт, амперметр показывает 4 ампера, а ваттметр показывает 352 Вт. Нарисуйте соединения для этой схемы. Марк ведет H X и так далее. Показать все значения напряжения, тока и мощности.

6. Замкните цепь, используя измерительные трансформаторы для измерения напряжения и силы тока. Включите термическую маркировку.

ОТ ИСТОЧНИКА ДО ЗАГРУЗКИ

7. Какое первичное напряжение данной однофазной цепи? 5?

8.Какой первичный ток в амперах приведен в однофазной цепи в вопросе 5?

9. Какова первичная мощность в ваттах в данной однофазной цепи? в вопросе 5?

10. Каков коэффициент мощности рассматриваемой однофазной цепи? 5?

Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений.

11. Вторичная обмотка трансформатора напряжения обычно наматывается на

.

а. 10 вольт. c. 230 вольт.

г. 115 вольт. d. 500 вольт.

12. Вторичные обмотки трансформатора потенциала заземлены на

.

а. стабилизировать показания счетчика.

г. застраховать показания с точностью до 0,5 процента.

г. доделать систему с праймериз.

г. исключить опасности высокого напряжения.

13. Трансформатор, используемый для уменьшения значений тока до размера, равного малым счетчикам. может их зарегистрировать — это

а. автотрансформатор. c. трансформатор напряжения.

г. распределительный трансформатор. d. трансформатор тока.

14. Первичная обмотка большого трансформатора тока может состоять из

а. много витков тонкой проволоки.

г. несколько витков тонкой проволоки.

г. много витков тяжелой проволоки.

г. прямоточный проводник.

15. Стандартный номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока. это

а. 5 ампер. c. 15 ампер.

г. 50 ампер. d.15 ампер.

16. Вторичная цепь трансформатора тока никогда не должна открываться. когда ток присутствует в первичной обмотке, потому что

а. счетчик перегорит.

г. счетчик не работает.

г. может возникнуть опасное высокое напряжение.

г. первичные значения могут быть прочитаны на счетчике.

Руководство по выбору измерительных трансформаторов: типы, характеристики, применение

Измерительные трансформаторы используются для понижения тока или напряжения до измеримых значений.Они обеспечивают стандартизованные, пригодные для использования уровни тока или напряжения в различных приложениях для мониторинга и измерения мощности.

Существует два основных типа измерительных трансформаторов:

  • Трансформаторы тока : используются для предсказуемого понижения тока как по току, так и по фазе. Их часто используют в качестве входов для приборов с током.

  • Трансформаторы напряжения : вырабатывают вторичное напряжение, которое по существу пропорционально первичному напряжению, но отличается по фазе на угол, который приблизительно равен нулю для соответствующего направления соединений.Часто трансформаторы напряжения используются как трансформаторы напряжения или в сочетании с трансформаторами тока.

Некоторые измерительные трансформаторы имеют водонепроницаемый корпус или предназначены для использования вне помещений. Другие соответствуют военным спецификациям США (MIL-SPEC) или стандартам измерения электроэнергии Американского национального института стандартов (ANSI) или Международной электротехнической комиссии (IEC).

Технические характеристики

Существует несколько классов измерительных трансформаторов.Устройства коммерческого класса хорошо подходят для контроля тока малой мощности.

Устройства класса

ANSI разработаны для контроля мощности, требующей высокой точности и минимального фазового угла; Трансформаторы с несколькими передаточными числами используются в трехфазных системах для измерения тока или напряжения.

Трансформаторы

с разъемным сердечником оснащены шарниром и фиксирующей защелкой, которые позволяют устанавливать их, не прерывая токоведущий провод.

Трансформаторы с обмоткой первичной обмотки обычно состоят из более чем одного витка.Напротив, тороидальные или кольцевые трансформаторы не имеют внутренней первичной обмотки.

Трансформаторы тока типа

— это тороидальные трансформаторы, в которых шина постоянно вставляется через окно тороида.

Приборные трансформаторы

, устанавливаемые на ПК, занимают мало места и используются для измерения тока или напряжения на платах компьютеров. Также доступны устройства, которые обнаруживают повышенный или пониженный ток.

Бесконтактные трансформаторы тока могут измерять формы тока без электрического контакта с цепью.

Приложения

Измерительные трансформаторы используются в основном в измерительном и защитном оборудовании. Они также используются для подачи энергии на реле защиты.

Точность, то есть степень, в которой измерительные трансформаторы вырабатывают ток или напряжение, пропорциональное контролируемому значению, зависит от устройства. Высокоточные трансформаторы тока используются для измерения характеристик включения, выключения и проводимости в силовых полупроводниковых переключателях.

Трансформаторы тока также используются при проектировании импульсных источников питания, разработке силовой электроники и при испытаниях разрядников с моделированием молнии.

Кроме того, трансформаторы тока используются при испытаниях импульсных разрядов конденсаторов, разработке контроллеров двигателей и электронных преобразователей частоты, мониторинге импульсных токов лазерных трубок и диодов, подаче тока, измерении гармоник в основных силовых кабелях и в электромагнитных системах. тестирование на совместимость (EMC).

Стандарты

ANSI C12.11 — Измерительные трансформаторы для коммерческого учета, от 10 кВ до 350 кВ (от 0,6 кВ до 69 кВ НСВ).

BS EN 50482 — Измерительные трансформаторы — трехфазные индуктивные трансформаторы напряжения с Uм до 52 кв.

CSA C60044-1 — Измерительные трансформаторы — часть 1: трансформаторы тока.

IEC 60044-7 — Измерительные трансформаторы — часть 7: электронные трансформаторы напряжения (см. Также набор IEC 60044).

MIL-I-1361 — Вспомогательные приборы, электрические измерения: шунты, резисторы и трансформаторы.

Список литературы

Кредиты изображений:

Черный ящик | CARLO GAVAZZI Компоненты автоматизации | GE Digital Energy


Измерительные трансформаторы — определение, типы и подключение

Определение измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы — это устройства преобразования тока и напряжения, которые используются для понижения напряжений и токов в линиях передачи и распределения до уровней, позволяющих безопасно управлять измерительными приборами, защитными устройствами и реле управления, изолировав их от напряжений питания.

На приведенной выше диаграмме показано базовое использование измерительных трансформаторов. Они используются для преобразования первичного напряжения или тока в значения, подходящие для измерительных приборов, таких как вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики энергии, измерители коэффициента мощности, частотомеры и т. Д., А также реле защиты и контрольное оборудование. Кроме того, они могут служить изоляцией между приборами и цепями высокого напряжения.

Помимо основных достоинств, упомянутых выше, он имеет еще и коммерческое преимущество.Сети генерации, передачи и распределения имеют разный уровень напряжения. Создание приборов, которые могут безопасно работать на всех этих уровнях напряжения, и поддержание большого количества запасов крайне непрактично. Производители разрабатывают приборы, рассчитанные на 120 В или 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами могут быть подключены к цепям высокого напряжения и высокого тока.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы

в основном делятся на два типа:

  1. Трансформаторы тока (CT)
  2. Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения (VT или PT)

Трансформаторы тока

Трансформаторы, используемые для преобразования токов, известны как трансформаторы тока.Они используются для снижения высоких токов до 1 А или 5 А, чтобы их можно было измерить с помощью амперметра или использовать в других схемах управления. Он состоит из одного или меньшего числа витков первичной обмотки и большого количества витков вторичной обмотки. В большинстве типов сам токопроводящий проводник выступает в роли первичной обмотки трансформатора.

Первичная обмотка трансформаторов тока подключена последовательно к линии, а вторичная обмотка подключена к устройствам измерения, управления или защиты. Трансформаторы тока служат двум целям: 1) облегчают измерение больших токов и 2) изоляцию счетчиков, приборов и реле защиты от высокого напряжения.

В зависимости от типа конструкции трансформаторы тока подразделяются на три следующих типа:

  • Оконный трансформатор тока или тороидальный трансформатор тока : полый сердечник, через который пропускается токопроводящий проводник или кабель.
  • Шина CT : содержит медную или алюминиевую шину, окруженную вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитный сердечник.
  • CT с обмоткой : они имеют раздельную первичную и вторичную обмотку.

Подробнее: Трансформатор тока — работа, виды и подключение

Вторичная цепь подключенного трансформатора тока никогда не должна размыкаться, пока трансформатор возбуждается первичным током, потому что из-за более высокого коэффициента передачи на вторичной обмотке индуцируются высокие напряжения, которые могут быть опасны для изоляции и персонала, а также из-за точности трансформатора могут быть повреждены.

Трансформатор напряжения или трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы, используемые для преобразования напряжений, известны как трансформаторы напряжения или напряжения. Они используются для снижения высокого напряжения до 120 В или других более низких уровней, чтобы их можно было измерить с помощью вольтметра или использовать в других схемах управления. Он состоит из магнитопровода, на который намотано большое количество витков первичной обмотки и меньшее количество витков вторичной обмотки. Они разработаны для оптимальной работы с вторичными нагрузками с высоким сопротивлением.

Первичная обмотка трансформатора напряжения подключена параллельно нагрузке, напряжение которой должно измеряться или контролироваться. Вторичная обмотка подключена к измерительным приборам и приборам управления. Существует три типа трансформаторов напряжения:

Тип электромагнитной индукции: Принцип аналогичен двухобмоточному трансформатору.

Тип с емкостной связью: Трансформатор напряжения с емкостной связью представляет собой комбинацию емкостного делителя напряжения и электромагнитного типа PT.

Тип оптики: Преобразователь оптического напряжения работает по принципу эффекта Керра, благодаря которому свет, отраженный от намагниченной поверхности, может изменять поляризацию и интенсивность отражения.

Сравнение трансформатора тока и трансформатора напряжения

Свойство Трансформатор тока Трансформатор потенциала /
Трансформатор напряжения
Назначение Преобразует большой ток в низкое, измеримое значение. Понижает высокое напряжение до низкого измеримого значения.
Обмотки Первичная: обычно однооборотная.
Вторичный: большое количество поворотов.
Первичный: большое количество витков.
Вторичный: Меньше ходов.
Толщина обмотки Первичная: тяжелый проводник, способный выдерживать большие токи.
Вторичный: Тонкий проводник, выдерживающий ток 5–20 А.
Первичный: тонкий проводник.
Вторичный: толстый провод.
Первичная
Подключение
Первичная обмотка подключена последовательно к проводнику с током Первичная обмотка трансформатора напряжения соединена между проводником и землей.
Номинальное значение вторичной обмотки Номинальный ток вторичной обмотки может составлять 1 А или 5 А Номинальное напряжение вторичной обмотки может составлять 100 / √3 — 120 / √3 или 100/3 — 120/3 В
Обозначения
Типы 1.Оконный ТТ или тороидальный ТТ
2. Штанга CT
3. Обмотка ТТ
1. Тип электромагнитной индукции
2. Тип с емкостной связью
3. Оптический тип
Безопасность
Учет
Вторичные клеммы Трансформатор тока никогда не должен быть разомкнут. Вторичные клеммы трансформатора напряжения никогда не должны замыкаться накоротко.

Нагрузка и точность измерительных трансформаторов

Номинальная нагрузка : Величина нагрузки, которая может быть наложена на вторичную обмотку измерительных трансформаторов, не вызывая ошибки, превышающей ту, которая определяется его классом точности.

Класс точности: Класс точности описывает, насколько точным будет преобразование измерительных трансформаторов при нагрузке в допустимых пределах.

Полярность: Полярность создается на трансформаторе, чтобы показать относительные мгновенные направления тока в первичных и вторичных клеммах. Это указывает направление вторичного тока, когда первичный ток течет в отмеченную первичную клемму.

Преимущества измерительных трансформаторов

  1. Изолируют измерительные приборы и цепи управления от цепей высокого напряжения.
  2. Производители разрабатывают приборы, подходящие для напряжений от 100 до 120 В или 1 А и 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами могут быть подключены к цепям высокого напряжения и высокого тока.
  3. Измерительные трансформаторы обеспечивают безопасную работу приборов и обслуживающего персонала.
  4. К одному измерительному трансформатору можно подключить несколько приборов при условии, что общая нагрузка не превышает номинальную нагрузку трансформатора.

Подробнее: Разница между трансформаторами тока и трансформаторами напряжения

Типы трансформаторов тока и их применение

— Объявление —

Типы трансформаторов тока

и их применение — Трансформаторы тока (CT) используются в установках среднего (MV) и высокого напряжения (HV), чтобы дать изображение электрического выхода для устройств защиты, реле и измерительных приборов.Они предназначены для подачи тока во вторичную обмотку, соответствующего току, протекающему в первичной обмотке. В другом посте мы объяснили основные принципы конструкции и работы трансформатора тока. Теперь мы представим несколько практических типов трансформаторов тока и их применения.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор — это электрический прибор, используемый для передачи электрической энергии от одной цепи к другой без изменения ее частоты, который может быть получен за счет электромагнитной индукции.По сути, трансформаторы бывают двух видов: с сердечником и оболочкой. Основная операция — понижать и повышать напряжение.

Измерительные трансформаторы

используются для измерений, поскольку эти трансформаторы измеряют напряжение, ток, мощность и энергию. Они используются в нескольких устройствах, таких как амперметр, вольтметр, ваттметр и счетчик энергии. Эти трансформаторы делятся на два основных типа, а именно трансформатор напряжения и трансформатор тока.В этом посте мы полностью обсудим определение, типы и применение трансформаторов тока.

Что такое трансформатор тока? (Ссылка: elprocus.com )

Измерительный трансформатор, который используется для создания переменного тока во вторичной части трансформатора, представлен как трансформатор тока. Он также представлен как последовательный трансформатор, поскольку он сконфигурирован последовательно со схемой для измерения различных параметров электроэнергии.Здесь ток во вторичной части соотносится с током в первичной. В основном они используются для уменьшения токов высокого напряжения на выходах низкого напряжения.

Принцип работы трансформатора тока

Принцип работы трансформатора тока несколько отличается при его измерении с помощью трансформаторов стандартного типа. Он содержит две обмотки, аналогичные обычному трансформатору напряжения. Когда переменный ток подается через первичную секцию, может создаваться переменный магнитный поток, тогда переменный ток будет стимулироваться через вторичную секцию.В этой форме сопротивление нагрузки очень низкое. Следовательно, это устройство работает в условиях короткого замыкания. Таким образом, ток через вторичную часть основан на токе в первичной обмотке, но не на импедансе нагрузки.

Типы трансформаторов тока

Типы трансформаторов тока представлены на рынке несколькими. В этом посте мы представим их основные виды. Трансформаторы тока подразделяются на четыре основных типа, которые включают следующее:

Внутренний трансформатор тока

Внутренние трансформаторы тока обычно используются в цепях низкого напряжения.Сами они делятся на разные формы, такие как оконные, раневые и стержневые. Обмоточный тип состоит из двух обмоток, включая первичную и вторичную, аналогичную основному типу. Они используются для суммирования из-за их высокой точности и больших значений ампер-витков первичной обмотки.

Инструмент стержневого типа содержит первичный стержень с вторичными сердечниками. В этой форме первичная планка является важной частью. Точность этого устройства может быть снижена из-за эффекта намагничивания в сердечнике.Форма окна может быть установлена ​​в области первичного проводника, поскольку моделирование этих трансформаторов может выполняться без первичной обмотки.

Эти формы трансформаторов существуют в исполнении с разъемным сердечником и монолитным. Первичный провод должен быть отсоединен перед подключением этого типа трансформатора, тогда как в случае разъемного сердечника он может проходить прямо в секции проводника, не разделяя его.

Трансформаторы тока для наружной установки

Трансформаторы тока наружной установки используются в высоковольтных цепях, таких как распределительные устройства и подстанции.Они представлены в двух формах: изоляция для газа SF6 и заполненная маслом. Трансформаторы тока с элегазовой изоляцией легче, если сравнивать их с маслонаполненными трансформаторами.

Бак-пик может быть прикреплен к первичной части, которая представляет собой конструкцию живого бака трансформатора тока. В этой конструкции используются небольшие вводы, поскольку и первичный проводник, и резервуар имеют одинаковую емкость. Первичная обмотка разделенного типа используется для трансформаторов тока с несколькими передаточными числами.

Таким образом, отводы сконфигурированы на резервуаре, предназначенном для первичной части, поэтому с помощью этих устройств можно достичь переменного тока. Когда отводы подаются на вторичную обмотку, то рабочие ампер-витки могут быть изменены, пока они подаются на первичную часть, так что неиспользованный медный зазор можно оставить, исключая самый низкий уровень.

Втулка трансформатора тока

Этот тип трансформатора аналогичен форме стержня, где вторичная часть и сердечник устанавливаются в секции первичного проводника.Вторичная часть трансформатора может быть скручена в круговую, отличную от кольцевого сердечника. Он прикрепляется к высоковольтному вводу силовых трансформаторов, автоматических выключателей, распределительного устройства или генераторов.

Когда проводник проходит через проходной изолятор, он работает как первичная обмотка, и конфигурацию сердечника можно выполнить, заключив изолирующую втулку. Эти формы трансформаторов тока используются в высоковольтных системах для целей реле, поскольку они не дороги.

Переносные трансформаторы тока

Эти трансформаторы относятся к высокоточным трансформаторам, которые в основном используются для анализаторов мощности и высокоточных амперметров. Эти трансформаторы бывают нескольких типов, например переносные с зажимом ON, гибкие и с разъемным сердечником. Измерение уровня тока для переносных типов трансформаторов тока отличается от 1000 А до 1500 А. Эти устройства обычно используются для обеспечения изоляции измерительных приборов от цепей с большим напряжением.Посетите здесь, чтобы полностью узнать типы трансформаторов тока.

В дополнение к четырем основным типам, рассмотренным ранее, существуют другие типы трансформаторов тока, в том числе:

Типы трансформаторов тока (Ссылка: ksinstrumnets.net )

Стандартный измерительный трансформатор тока

Стандартные измерительные трансформаторы тока используются в сочетании с амперметрами для контроля больших токов, которые понижаются до нормального выходного уровня 1 А или 5 А.Состояние напряжения переменного тока трансформатора тока согласуется с уровнем напряжения переменного тока измерительного прибора или амперметра.

Форма 200/5 FSD (полное отклонение) трансформатора тока используется в сочетании с токарным амперметром с номиналом от нуля до 200 A. Амперметр идентифицируется калибровкой, так что FSD происходит после выхода трансформатор тока 5 А.

Стандартный измерительный трансформатор тока (Ссылка: talema.com )

Нагрузка R устройства должна быть как можно меньше, чтобы обеспечить близкое к короткому замыканию, чтобы гарантировать беспрепятственный вторичный выход.Нагрузка R, используемая в сочетании с вольтметром, также должна быть как можно меньше, чтобы вторичное напряжение трансформатора тока оставалось небольшим для повышения точности.

Стандартные номиналы В. А для обычных измерительных ТТ составляют 10, 5 и 2,5 В. Для измерительных устройств важно обеспечить насыщение в соотношении, которое гарантирует безопасность измерительного устройства при выходе, превышающем номинальное, или в ситуациях с недостаточным уровнем неисправности.

Если исключить амперметр из системы, вторичная обмотка полностью разомкнется, и устройство будет работать как повышающий трансформатор.Частично это связано с очень сильным увеличением намагничивающей среды в сердечнике трансформатора тока, поскольку во вторичной части нет противоположного выхода, чтобы предотвратить это.

Это может привести к возникновению очень большого напряжения во вторичной обмотке, так как отношение V p (N s / N p ) улучшается через вторичную обмотку. По этой причине трансформатор тока никогда не должен находиться в разомкнутом состоянии. Если необходимо снять нагрузку (или амперметр), сначала необходимо установить устройство защиты от короткого замыкания рядом с клеммами вторичной обмотки, чтобы снизить риск поражения электрическим током.

Измерительный трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока сконструирован так, чтобы постоянно измерять ток и работать точно в пределах номинального уровня тока. Пределы сдвига фаз и погрешность тока определяются классом точности. Классы точности включают 0,1, 0,2, 0,5 и 1.

В счетчиках энергии, ваттметрах и измерителях коэффициента мощности фазовый сдвиг вызывает ошибки. Хотя объяснение электронных счетчиков энергии и мощности позволило откалибровать текущую фазовую ошибку.

Когда ток превышает стандартный уровень, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая скорость тока через прибор. Основные вещества для трансформаторов тока такого типа обычно имеют небольшой уровень насыщения, например нанокристаллические.

Формы

Nuvotem AP и AQ представляют собой прецизионные трансформаторы тока с нормальной точностью 0,1–0,2%, что делает их желательными для случаев, когда требуется высокая точность и, по крайней мере, фазовый сдвиг.

Защитный трансформатор тока

Трансформатор тока защиты смоделирован так, что он хорошо работает в состоянии перегрузки по току.Это позволяет конкретным реле точно контролировать токи короткого замыкания даже в ситуациях с очень большим током. Вторичный выход используется для запуска защитного реле, которое может изолировать участок энергетической цепи, находящийся в состоянии неисправности. Материал сердечника для этого типа ТТ имеет высокий уровень насыщения и обычно изготавливается из кремнистой стали.

Типы трансформаторов тока: стандартная форма (Ссылка: talema.com )

Рана первичная

В этой форме первичная обмотка практически включена последовательно с проводником, регулирующим ток.Первичная часть состоит из одного витка и находится внутри устройства. Проволочные обмотки трансформаторов тока могут использоваться для измерения токов в диапазоне от 1 до 100 А.

Шина

В этой форме шина базовой схемы сама выполняет роль первичной части с одним витком. Итак, линейный трансформатор включает только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между землей и первичной цепью.Такие трансформаторы можно использовать при самых высоких напряжениях передачи, используя масляную изоляцию и фарфоровые вводы.

Тип кольца

В этой форме трансформатор тока устанавливается на шине или изолированном проводе, а вторичная обмотка имеет лишь низкий уровень изоляции. Для достижения нестандартных уровней или для других конкретных целей через кольцо следует пропустить более одного витка первичного провода. Сердечник обычно изготавливается из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование

Суммирующие трансформаторы используются для сравнения значений реле, полученных на выходе в трех фазах первичной части. Это выполняется путем преобразования трехфазных значений в однофазные величины. Трансформаторы тока линии прикреплены к первичной части вспомогательного трансформатора тока. Эти инструменты применяются для обеспечения надлежащего функционирования релейных цепей.

Ошибки типов трансформаторов тока

Ошибки, возникающие в различных типах трансформаторов тока, включают следующее:

  • Первичной части трансформатора требуется MMF (магнитодвижущая сила) для создания магнитного потока, который потребляет ток намагничивания в системе.
  • Выход холостого хода трансформатора содержит элемент отходов сердечника, что приводит к гистерезисным и вихретоковым потерям.
  • Пока сердечник устройства насыщен, плотность потока намагничивающей нагрузки может быть прекращена, и могут произойти другие потери.

Как выбрать трансформатор тока разных типов?

Перед выбором лучшего трансформатора тока для приложения необходимо учесть следующие особенности:

  • Номинальный первичный ток
  • Напряжение цепи
  • Номинальный вторичный ток
  • Номинальная нагрузка на вторичной стороне
  • Класс точности Рейтинг

Этот выбор также следует делать с учетом максимальной интенсивности первичной цепи и профиля проводника.

Применение трансформатора тока

Двумя основными областями применения трансформаторов тока являются измерение тока и защита. Они также используются для изоляции между измерительными приборами и высоковольтными электрическими сетями. Это гарантирует безопасность не только пользователя, но и используемого конечного инструмента. Рекомендуется использовать трансформаторы тока для приложений 40А и более.

Измерительный трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока сконструирован для измерения тока на сплошном основании.Эти типы трансформаторов тока работают с большой точностью, но в пределах номинального уровня тока. Измерительные трансформаторы тока включают в себя первичную секцию, в которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы прикреплены к вторичной секции. Это делает их пригодными для использования в сочетании с другими измерительными приборами и продуктами для определения мощности — от простых счетчиков мощности до счетчиков энергии, таких как:

  • Амперметры
  • Киловатт-метров
  • Единицы измерения
  • Реле управления

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания

Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в электрических сетях, тем самым защищая их от сбоев.Эти типы трансформаторов тока измеряют фактический ток в первичной обмотке и генерируют пропорциональные выходные сигналы на вторичных сторонах, которые полностью изолированы от первичной цепи.

Этот выходной ток затем используется как вход для защитной части, которая автоматически изолирует это реле силовой цепи в случае пробоя. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть конфигурации может продолжать нормально работать.

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания (Ссылка: ksinstruments.нетто )

Некоторые из важных случаев применения трансформаторов тока:

  • Управление высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
  • Активация защитного реле в случае сбоя тока и изоляция компонента или всей системы от основного источника питания
  • Коммерческий учет
  • Дифференциальная защита, защита от замыканий на землю и система защиты шин
  • Моторные и генераторные установки
  • Панель управления
  • (панели APFC, VCB, MCC, AMF, PCC и реле) и приводы
  • Стандартные образцы для лабораторных целей
  • Тип проходного изолятора, масляный трансформатор трансформатора тока в силовом трансформаторе
  • Измерение тока, мониторинг, запись и управление

— Реклама —

Трансформатор тока — обзор

34.3.1 Трансформаторы тока

Трансформатор тока — это преобразователь тока, который подает сигнал тока, прямо пропорциональный по величине и фазе току, протекающему в первичной цепи. Он также выполняет еще одну очень важную функцию: сигнал, который он генерирует, должен иметь потенциал земли по отношению к проводнику высокого напряжения. Первичная цепь трансформатора тока должна быть изолирована на том же уровне целостности, что и первичная изоляция системы. Для трансформаторов тока, используемых в системах высокого напряжения, изоляция первичной цепи составляет очень большую часть стоимости трансформатора.

Трансформатор тока — единственный преобразователь тока, широко используемый в высоковольтных сетях. Последние разработки волоконно-оптических высоковольтных преобразователей тока перспективны, но высокая стоимость и сомнительная надежность ограничивают их применение. Однако нет никаких сомнений в том, что в будущих датчиках тока будет использоваться волоконно-оптическая технология.

Трансформатор тока, как следует из названия, является трансформатором. Он почти всегда имеет форму сердечника кольцевого типа, вокруг которого намотана вторичная обмотка.

Первичная обмотка обычно состоит из прямого стержня, проходящего через центр сердечника, который образует один виток первичной обмотки. Для малых первичных токов, обычно ниже 100 А, могут использоваться многооборотные первичные обмотки, состоящие из двух или более витков, чтобы получить на выходе достаточное количество ампер-витков для работы подключенного вторичного оборудования. Для использования при распределительном напряжении сердечник и вторичная обмотка вместе с выводами вторичной обмотки обычно размещаются над изолятором проходного изолятора прямого высоковольтного проводника, который образует сегрегацию между высоковольтным проводом и землей.Заземленный экран обычно предусмотрен на внешней поверхности ввода, и трансформаторы тока размещаются над этим заземляющим экраном, чтобы гарантировать ограничение активности частичных разрядов высокого напряжения в воздушном зазоре между вводом и обмоткой трансформатора тока. Вторичные обмотки трансформатора тока обычно подключаются к электромагнитным реле. Как правило, они требуют высокого рабочего входа, что требует применения трансформаторов тока с высокой выходной мощностью (обычно 15 В-А). Более современная защита имеет твердотельную форму и требует гораздо более низкого рабочего сигнала, что позволяет снизить конструкцию трансформатора тока и снизить затраты.Вторичные обмотки трансформаторов тока обычно имеют номинал 1 или 5 А, хотя иногда используются другие номиналы.

Там, где требуются длинные вторичные соединения между трансформатором и реле, вторичная обмотка на 1 А является преимуществом для снижения нагрузки на свинец. Холоднокатаное кремнистое железо обычно используется в качестве материала сердечника для защитных трансформаторов тока, но там, где требуется высокая точность измерения, используется легированная сталь очень высокого качества, которую обычно называют «Mumetal».

Для использования при более высоких напряжениях передачи необходимо встроить интегральную изоляцию в трансформатор тока между проводниками высокого напряжения и вторичными обмотками. Эта изоляция почти всегда выполняется в виде пропитанной маслом бумаги, хотя иногда используется газ SF 6 . Стоимость создания герметичного газового корпуса SF 6 обычно делает изолированные трансформаторы тока SF 6 неэкономичными.

Существуют две основные формы конструкции трансформаторов тока с масляной пропиткой и бумажной изоляцией для напряжения передачи: форма с действующим резервуаром и форма с мертвым резервуаром.

В корпусе под напряжением сердечник и обмотка размещаются на том же уровне, что и первичный проводник, который проходит через центр сборки. Ясно, что сердечник и обмотки должны иметь потенциал земли. Обычно они заключены в металлический корпус, имеющий длинную вертикальную металлическую трубку, через которую выводы вторичной обмотки проходят на базовый уровень. Этот корпус и вертикальная металлическая труба затем имеют очень много слоев бумаги, обернутых вокруг них, чтобы сформировать основную первичную изоляцию.Слои из алюминиевой фольги, регулирующие напряжение, наматываются между слоями бумаги, чтобы обеспечить равномерное распределение напряжения от потенциала земли на нижнем конце сборки до линейного потенциала на верхнем конце.

Изолированный трансформатор тока в сборе затем помещается в изолятор, имеющий металлический верхний узел, через который проходит первичный провод. Этот проводник электрически соединен с верхним узлом с одной стороны и изолирован с другой для предотвращения короткозамкнутого витка трансформатора тока.

Перед установкой верхней крышки весь трансформатор в сборе помещается под вакуум на несколько дней, чтобы обеспечить полное удаление влаги из бумаги. Затем сборка заполняется под вакуумом высококачественным изоляционным маслом для предотвращения образования пузырьков воздуха. После заполнения трансформатора доверху он герметизируется. Для расширения и сжатия масла в его герметичном отсеке предусмотрена некоторая форма расширительного узла. Это может быть сильфон или герметичная азотная подушка.Трансформатор тока может также включать в себя индикатор уровня масла, позволяющий контролировать утечку масла, и систему обнаружения газа, позволяющую контролировать образование газообразных продуктов в результате частичного пробоя диэлектрика.

В версии с мертвым баком сердечник и обмотки трансформатора тока размещаются внизу, заземление, конец сборки, а изоляция между первичной и вторичной обмотками в этом случае размещается вокруг проводника первичной обмотки высокого напряжения, а не узла сердечника и обмотки. .Центральная часть изолированного высоковольтного первичного проводника, на котором размещаются сердечник и обмотки, должна иметь потенциал земли. Изоляция первичного проводника высокого напряжения должна иметь градацию по обе стороны от сердечника и обмоток. Между слоями бумаги вставлены обертки из алюминиевой фольги, чтобы обеспечить необходимую градацию от потенциала земли в центральной части до линейного потенциала на обоих концах. Чтобы можно было разместить узел первичного проводника высокого напряжения в вертикальном изоляторе, узел изгибается «шпилькой».Изолированная бумага фактически наматывается на проводник, уже сформированный в эту форму шпильки. Затем ножки этого изолированного узла открываются, чтобы можно было надеть сердечник и обмотки.

Схем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.