Измерительные трансформаторы тока

Лекция 2: «Измерительные трансформаторы тока».

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Схема включения трансформатора тока.

1. Первичная обмотка.

2. Магнитопровод.                                            

3. Вторичная обмотка.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод и две обмотки -  первичную и вторичную. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I₂. Трансформаторы тока выпускаются в однофазном исполнении и характеризуются номинальным коэффициентом трансформации: K_T =I_1НОМ / I_2НОМ » W₂ / W₁, где W₂ ,W₁ – число витков вторичной и первичной обмоток.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 [А]. Коэффициент трансформации ТТ не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по формуле:

Погрешность ТТ зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I₁ × W₁. В зависимости от предъявляемых требований выпускаются ТТ с классами точности 0.2, 0.5, 1, 3, 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах. Кроме токовой погрешности ТТ характеризуется угловой погрешностью, которая представляет из себя угол сдвига между вектором первичного тока и сдвинутым на 180° приведённым вторичным током. В зависимости от класса точности угловая погрешность лежит в пределах от 10 до 80 минут. Для класса точности 3 и 10 угловая погрешность не нормируется. Погрешность ТТ зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности. Трансформаторы тока класса 0.2  применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0.5 – для присоединения счётчиков денежного расчёта, класс 1 – для всех измерительных приборов, класс 3 и 10 – для релейной защиты.

Рекомендуемые материалы

Кроме рассмотренных классов выпускаются также ТТ со вторичными обмотками типов Д(для дифференциальной защиты), З(для земляной защиты), Р(для прочих релейных защит).

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому ТТ нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ.

Как во всяком короткозамкнутом трансформаторе намагничивающий ток очень мал и можно считать, что первичные ампер-витки уравновешиваются вторичными ампер-витками. В действительности AW₁ – AW₂ = AW₀.

Чем больше  AW₀ тем больше угловая погрешность, поэтому для магнитопроводов используют электротехническую сталь высших марок с целью уменьшения намагничивающего тока. I₀ = I_{акт.нам} +I_{реак.нам}.

I_{акт.нам} – обуславливается активными потерями на гистерезис (перемагничивание) и вихревые токи в магнитопроводе.

I_{реак.нам} – создаёт магнитный поток Ф₁, который индуктирует во вторичной обмотке ТТ ЭДС Е₂.

Для уменьшения I_{акт.нам} магнитопровод набирают из шихтованной стали, для уменьшения I_{реак.нам} применяют различные сплавы электротехнической стали.

Как было отмечено выше, ТТ работает в режиме КЗ, поэтому разрыв вторичной цепи приводит к резкому перегреву сердечника ТТ и к наведению больших по величине ЭДС во вторичной обмотке, опасной для обслуживающего персонала. При разрыве вторичной цепи суммарный магнитный поток носит трапециидальный характер. Это приводит к изменению суммарного магнитного потока в магнитопроводе ТТ от +Ф_макс до –Ф_макс за очень короткий промежуток времени, что и приводит к появлению опасных по величине ЭДС во вторичной цепи.

При замене прибора в цепи ТТ или настройки релейной защиты вторичную цепь ТТ закорачивают накоротко специальной накладкой.

Конструкции трансформаторов тока.

74 Мясо птицы - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Трансформаторы тока для внутренней установки до35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию. По типу первичной обмотки различают катушечные (на напряжение до 3кВ), одновитковые и многовитковые.

Для внутренней установки выпускают следующие типы ТТ: ТКЛ, ТПЛУ, ТПОЛ, ТПОЛМ, ТШЛП, ТПЛ, ТШ.

Здесь Т- трансформатор тока, К – катушечный (или для КРУ), Л – литая изоляция, П – проходной, О – одновитковый (или опорный ТОЛ), Ш – шинный, М – модернизированный (или маслонаполненный), Ф – с фарфоровой изоляцией, В – встроенный ( ТВЛМ, ТВГ ), или втулочный, или с воздушной изоляцией (ТШВ), У – U-образная первичная обмотка, или усиленный, или умеренный климат, Б – бес корпуса, З – с обмоткой звеньевого типа, Р – с рымовидными обмотками, Г – генераторный, С – специальный, ХЛ – холодный климат, Т – тропический климат.

При токах, меньших 600А, применяются много витковые ТТ типа ТПЛ. В комплектных распределительных устройствах КРУ применяются опорно-проходные ТТ типа ТЛМ-10, ТПЛК-10. На большие номинальные первичные токи применяются ТТ, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора.

Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией ТФЗМ. В полом фарфоровом изоляторе, заполненным маслом, расположены обмотки и магнитопровод ТТ. конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи (буква З в типе ТТ). первичная обмотка состоит из двух секций, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, что приводит к изменению К_Т в отношении 1:2. На фарфоровой покрышке установлен металлический маслорасширитель, воспринимающий изменения уровня масла. ТТ типа ТФЗМ имеют один магнитопровод с обмоткой класса 0.5 и два, три магнитопровода с обмотками класса Р.

Встроенные ТТ применяются в установках 35кВ и выше. В вводы высокого напряжения масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмотками типа ТВ и ТВТ.