Класс точности 10р что это?

Трансформаторы тока в переходных режимах

Измерительные трансформаторы являются неотъемлемой частью любой энергоустановки. С помощью измерительных трансформаторов осуществляется учет электроэнергии, измерения параметров сети, они являются первичными источниками сигнала для релейных защит, устройств телемеханики и автоматики. Мы уже затрагивали тему выбора трансформаторов тока в целях учета электрической энергии, сегодня уделим внимание общим принципам их классификации и конструкции, а также нормативно-технической базе в части обеспечения функционала релейных защит.

В первую очередь нужно отметить, что важным аспектом работы современных микропроцессорных релейных защит является их быстродействие, которое должно обеспечиваться не только собственными возможностями программно-технических комплексов устройств РЗА, но и возможностями первичных аналоговых преобразователей, таких как трансформаторы тока.

Токовые цепи релейных защит, как правило, питаются таким же образом, как приборы учета и устройства измерения — источником аналогового сигнала для них являются трансформаторы тока. Отличие состоит в условиях работы: измерительные приборы работают в классе точности при фактическом первичном токе, не превышающем номинального, тогда как устройства релейной защиты рассчитаны на работу в режимах короткого замыкания или перегрузки, когда фактический ток значительно превышает номинальный ток трансформатора. К тому же, такие режимы являются переходными — в составе первичного тока появляются свободные апериодические составляющие.

Как известно, работа трансформатора тока характеризуется уравнением намагничивающих сил: I₁ • w₁ + I₂ • w₂ = I_нам • w₁

I₁ — ток в первичной обмотке;
w₁—количество витков первичной обмотки;
I₂ — ток во вторичной обмотке;
w₂ — количество витков вторичной обмотки;
I_нам — ток намагничивания.

Из приведенного выражения видно, что первичный ток трансформируется во вторичную обмотку не полностью — часть его уходит на формирование тока намагничивания, создающего рабочий магнитный поток в сердечнике ТТ (поток, формирующий ЭДС во вторичной обмотке, под воздествием которой там и протекает ток). Это происходит как в установившихся, так и в переходных режимах. В переходном процессе каждая составляющая, протекая по первичной обмотке трансформатора тока, делится на две части: одна трансформируется во вторичную обмотку, а вторая идет на намагничивание сердечника. В связи с тем, что скорость изменения апериодической составляющей гораздо меньше скорости изменения переменной составляющей, а периодическая составляющая плохо трансформируется во вторичную цепь и большая ее часть идет на насыщение сердечника. Это, в свою очередь, ухудшает трансформацию периодической составляющей во вторичную цепь и также повышает долю этого тока в токе намагничивания. Возникает так называемое, «подмагничивающее действие». Учитывая, что в сердечниках ТТ во многих случаях имеет место остаточная магнитная индукция, которая сохраняется в течение длительного времени (дни, недели и даже месяцы), наихудший режим работы возникает в случае, если остаточный магнитный поток в сердечнике совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым апериодической составляющей тока намагничивания.

В результате трансформатор начинает работать в режиме насыщения, т.е. когда ток намагничивания растет значительно быстрее рабочего магнитного потока.

Все вышеописанное вносит искажения в величину и фазу вторичного тока, создавая тем самым погрешность (именно величина тока намагничивания определяет точность работы ТТ). И, несмотря на то, что в релейных защитах точность траснформации имеет гораздо меньшее значение, чем в измерительной технике, погрешности могут быть настолько велики, что могут вызвать существенную задержку срабатывания устройств РЗА, а также их ложное действие или отказ. Это особенно актуально для дифференциальных защит, т.к. вместе с токами намагничивания ТТ возрастают и токи небаланса в схеме защиты. Также ситуацию может ухудшить применение промежуточных быстронасыщающихся трансформаторов тока.

Существует несколько способов борьбы с остаточной намагниченностью сердечника, как с одной из основных причин возникновения насыщения. Один из методов — применение трансформаторов тока с сердечниками без стали, обладающих линейными свойствами. Но использование таких трансформаторов тока может быть весьма ограниченным, в связи с небольшой мощностью вторичных обмоток. Второй метод (наиболее распостраненный) — изготовление сердечников из электротехнической стали, имеющих немагнитные зазоры. Этот метод по сравнению с использованием сердечников без стали позволяет конструировать сердечники меньшего сечения. Однако в России трансформаторы тока с такими сердечниками не выпускались и не выпускаются. Нужно отметить, что европейские производители успешно производят такие изделия в вполне приемлемых габаритах, размещая в корпусе трансформатора как обмотки с привычными нам классами точности, так и специализированные обмотки для работы РЗА в переходных процессах. Почему же сложилась такая ситуация? Наверное, отнюдь не потому, что российские конструкторы гораздо хуже европейских знают свое дело и не потому, что эксплуатирующие организации не желают располагать таким оборудованием.

Рассмотрим действующую нормативную базу, регламентирующую производство трансформаторов тока. Действующий сегодня ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия» включает в себя два класса точности релейных защит — 5Р и 10Р (пределы допускаемых погрешностей — см. Таблицу 1). Ни в одном из этих классов не нормируется работа ТТ в переходных режимах — указанные в ГОСТ погрешности имеют место при нормальных режимах и токе предельной кратности (также в установившемся режиме).

Таблица 1. Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для защиты в установившемся режиме при номинальной вторичной нагрузке

ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА, ПИТАЮЩИХ РЗ

Трансформаторы тока, питающие РЗ, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов КЗ, на которые РЗ должна реагировать. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи ТТ I1 ном,и, следовательно, точная работа ТТ должна обеспечиваться при первичных токах I1 >I1 ном.

На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств РЗ погрешность в значении вторичного тока ТТ не должна превышать 10%, а по углу δ 7° [25].

Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность ТТ ε ≤ 10%, или, иначе говоря, если ток намагничивания не превосходит 10% тока I1. Исходными величинами для оценки погрешности являются наибольший расчетный ток I1 расч max, при котором для рассматриваемой защиты требуется точная работа ТТ, и сопротивление нагрузки Zн. Нагрузка состоит из сопротивлений реле ZP = RP + jXP,соединительных проводов Rпи переходных контактов Rп.к, которые для упрощения суммируются арифметически: Zн = ZP + Rп+ Rп.к.

Предельные значения I1 max и соответствующие им допустимые Zн из условия 10%-ной погрешности должны давать заводы, изготавливающие ТТ. Предельные значения I1 max обычно даются в виде кратности этого тока по отношению к номинальному первичному току ТТ: К1 тах = I1 max/I1 ном.

Кроме РЗ ТТ питают измерительные приборы. Точность работы ТТ, питающих измерительные приборы, характеризуется классом точности, а РЗ – предельной кратностью первичного тока I10 = I1 max/I1 ном и допустимой нагрузкой Zн.доп, при которых гарантируется, что полная погрешность ТТ е не превысит 10%. Погрешности класса точности устанавливают, исходя из условий точной работы измерительных приборов в диапазоне токов нормальных режимов, а погрешность при предельной кратности тока К10и нагрузке Zн.доп в соответствии с требованиями, предъявляемыми РЗ.

Классы точности. Для промышленных установок изготавливаются ТТ классов точности 0,5; 1; 3; 5; 10 и Р. Каждый класс точности характеризуется определенной погрешностью по току ΔI и углу δ, установленной ГОСТ 7746-68. Эти погрешности приведены в табл.3.1, они обеспечиваются только при первичных токах в пределах от 0,1 до 1,2 номинального, т.е. в диапазоне токов нагрузки, контролируемых измерительными приборами.

Для РЗ изготавливаются ТТ класса 10Р с ε ≤ 10% при токе номинальной предельной кратности (К10)и ТТ 5Р повышенной точности с гарантированной погрешностью ε = 5% при тех же кратностях первичного тока.

Трансформаторы тока класса Р предназначены для РЗ, и поэтому их погрешности при номинальных токах не нормируются. Работа ТТ с погрешностью, соответствующей классу, обеспечивается при нагрузке вторичной обмотки, не выходящей за пределы номинальной.

Номинальной нагрузкой ТТ называется максимальная нагрузка, при которой погрешность ТТ равна значению, установленному для данного класса (табл.3.1). Номинальную нагрузку принято выражать в виде полной мощности Sном, В • А, при номинальном вторичном токе 5 или 1 А и cos φ = 0,8, или в виде сопротивления нагрузки Zн.ном, Ом, при котором мощность ТТ равна номинальной Sн.ном. Номинальная мощность Shom =U2I2ном, при этом напряжение U2 = I2номZном. Тогда

(3.10)

В зависимости от конструкции и класса точности ТТ значение номинальной нагрузки находится в пределах от 2,5 до 100 В • А. При токе I1 > 1,2 IномТТ погрешности ТТ выходят за пределы, установленные для данного класса. Следует отметить, что класс точности не может служить основанием для выбора ТТ, питающих РЗ, так как предусматриваемые им погрешности имеют место при номинальных токах, в диапазоне которых РЗ не работает. Для РЗ, исходя из указанных выше требований к погрешностям ТТ, заводы, изготавливающие ТТ, должны согласно ГОСТ 7746-68 давать в своих информационных материалах кривые предельной кратности К10для ТТ класса Р. Эти кривые представляют собой зависимость предельной максимальной кратности первичного тока К10=I1max/IномТТ от сопротивления нагрузки Zн с cos φ. = 0,8, при которых полная погрешность ε = 10%. Характер подобной зависимости приведен на рис.3.5, а. Пользуясь такой кривой, можно, задаваясь определенным значением Zн, определять допустимую кратность первичного тока К10, при которой ε (Iнам) не превосходит 10% найденного К10, или, задаваясь значением К10, определять допустимое значение Zн, при котором ε ≤ 10%.

При предельной кратности К10 и нагрузке Zн, соответствующей любой точке кривой К10 = f(Zн), ТТ работают на перегибе характеристики намагничивания в точке H (рис.3.4 и 3.6), т.е. вблизи начала насыщения магнитопровода. Соответствующий этой точке ток Iнаc и является указанным выше предельным максимальным током.

На рис.3.5, б приведена характеристика предельной кратности ТТ типа ТФЗМ 110 OБ-IV-5-88 вторичной обмотки класса точности 10Р для разных К10[27].

Аналогичные характеристики заводы, производящие ТТ, представляют и для других классов обмоток. Эти характеристики при необходимости могут использоваться для оценки нагрузки на ТТ и значений токов, при которых погрешность ТТ не превышает 10%.

называемые магнитными ТТ (МТТ). Вторичная обмотка МТТ располагается вдали от токоведущих частей на стальном сердечнике и не требует специальной изоляции от высокого напряжения. Первичный ток, протекая по проводу защищаемого объекта, создает магнитное поле. Часть силовых линий этого поля замыкается по сердечнику МТТ, индуцируя ЭДС Е2. Размеры и стоимость такого устройства значительно меньше, чем у обычных ТТ, но его мощность невелика (примерно 0,5 Вт).

Для уменьшения влияния помех в ОРГРЭС разработаны магнитные ТТ с дифференциальными датчиками типа ТВМ. Подобные ТТ представляют собой стальной сердечник П-образной формы с двумя одинаковыми, соединенными встречно-последовательно обмотками 1 и 2, надетыми на полюсы сердечника (рис.3.24, б).

Проекция провода фазы А, для контроля за которым предназначен изображенный на рис.3.24, б датчик, находится в центре сердечника. Магнитный поток ФА,пропорциональный току IА,проходит по полюсам сердечника в противоположных направлениях. При этом, поскольку обмотки ТВМ соединены встречно, ЭДС обеих обмоток суммируются арифметически: ЭДС ЕАравна удвоенной ЭДС каждой обмотки.

Магнитные потоки, создаваемые токами других фаз (например, Ф‘Ви Ф»В,пропорциональные току IB),проходят по полюсам ТВМ в одном направлении, и индуцируемые ими ЭДС в обмотках вычитаются. Благодаря этому уменьшаются помехи, создаваемые в ТВМ токами соседних фаз. Трансформаторы ТВМ устанавливаются на разъединителях или отделителях высокого напряжения и крепятся с помощью фиксаторов из немагнитного материала.

В связи с внедрением микроэлектронных и микропроцессорных РЗ, имеющих очень малое потребление цепей тока и напряжения, разрабатываются ТТ и ТН, в которых информация о значениях тока и напряжения передается с помощью волоконно-оптических каналов. Существует несколько способов выполнения таких измерительных трансформаторов. Один из них основан на установке на потенциале ЛЭП маломощных датчиков тока и напряжения и системы преобразования информации о токах и напряжениях в цифровую форму. Эта информация передается по оптическому каналу, имеющему хорошие изолирующие свойства, на оптико-электронные приемники, расположенные на потенциале земли, где осуществляется обратное преобразование световых импульсов в напряжения, пропорциональные току и напряжению ЛЭП. Такие ТТ и ТН пока не получили широкого распространения, так как в энергосистемах продолжается использование электромеханических устройств РЗ, потребление которых велико, и мощности оптико-электронных ТТ и ТН оказывается недостаточно.

Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

• Изоляторы
• + Трансформаторы комбинированные

• Заземляемые
• Незаземляемые
• Трехфазные группы

• 35 кВ
• 6(10) кВ

• 20 кВ
• 35 кВ
• 6(10) кВ

• 20 кВ
• 35 кВ
• 6(10) кВ

• 10 кВ
• 20 кВ
• 35 кВ
• 6 кВ

• Встраиваемые
• + Опорные

• 10 кВ
• 20 кВ
• 35 кВ

• 0,66 кВ
• 10 кВ

• Заземляемые
• Незаземляемые

• Антирезонансные
• + Заземляемые

• 20 кВ
• 35 кВ
• 6(10) кВ

• 20 кВ
• 35 кВ
• 6(10) кВ

Классы точности вторичных обмоток для работы в переходных режимах

Трансформаторы тока, используемые в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики, вследствие насыщения магнитопровода могут искажать передаваемую информацию в установившихся и особенно переходных режимах коротких замыканий. Искажение формы кривой вторичного тока оказывают существенное влияние на работу устройств релейной защиты. Появление тока небаланса между насыщенным и ненасыщенным магнитопроводами может привести как к ложному срабатыванию дифференциальной защиты, так и к полному отказу релейной защиты.

Известны масштабные аварии, произошедшие по причине излишней работы дифференциальной токовой защиты при коротком замыкании вследствие появления тока небаланса в цепях, обусловленного насыщением защитных обмоток трансформаторов тока из-за появления значительной по величине апериодической составляющей в токе короткого замыкания.

Одной из причин возникновения описанных выше аварий являлось отсутствие в нормативно-технической документации Российской Федерации требований о необходимости обеспечения техническими характеристиками трансформаторов тока и подключенных к ним устройств релейной защиты. В ГОСТ 7746-2015 «Трансформаторы тока. Общие технические условия», требования к вторичным обмоткам для защиты предъявлялись только к классам точности 10Р и 5Р. Ни в одном из этих классов не нормируется работа трансформатор9ов тока в переходных режимах — указанные в ГОСТ 7746-2015 погрешности имеют место при нормальных режимах и токе предельной кратности (также в установившемся режиме).С появлением таких стандартов, как ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 и ПНСТ 283-2018 расширились требования, предъявляемые к вторичным обмоткам для защиты, которые отразились в новых классах точности:

Классы точности по ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 – 5P, 10Р, 5PR, 10PR, PX, PXR, TPX, TPY, TPZ.

Классы точности по ПНСТ 283-2018 – 5P, 10Р, 5PR, 10PR, TPY, TPZ.

Отличительные особенности классов точности для защиты приведены ниже.

Классы точности 5Р, 10Р

К данным классам точности не предъявляются требования по точности в переходных режимах и ограничений по остаточной намагниченности. Остаточная намагниченность может достигать более 80% от индукции насыщения.

Классы точности 5PR, 10PR

Дополнительно к требованиям, предъявляемым к классам точности 5Р и 10Р, характеризуются требованием к остаточной намагниченности Kr, которая не должна быть более 10% от потока насыщения. При протекании симметричных токов КЗ такая вторичная обмотка не уйдет в насыщение, а форма тока во вторичной цепи не будет искажена. После отключения трансформатора при токах короткого замыкания, вторичная обмотка не потребует размагничивания, т.к. после прекращения протекания тока в обмотках магнитопровод возвращается в состояние, предшествующее аварийному событию.

Классы точности PX, PXR

К классам точности PX и PXR не предъявляются требования по точности, как в номинальном, так и переходных режимах. Нормируется погрешность коэффициента трансформации. К классу точности PXR дополнительно предъявляются требования по ограничению остаточной намагниченности.

Для классов точности PX, PXR в эксплуатационной документации дополнительно должна быть указана следующая информация:

• номинальное отношение витков (коэффициент трансформации);
• номинальная точка перегиба э.д.с. E_k;
• верхний предел тока насыщения I_e в номинальной точке перегиба э.д.с;
• коэффициент расширения тока K_x;
• номинальная резистивная нагрузка R_b.

Кроме этого, к данным классам точности предъявляются дополнительные требования при проведении приемо-сдаточных испытаний:

• Изоляция вторичной обмотки (при E_k≥2) кВ должна выдерживать одноминутное испытательное напряжение 5 кВ.
• Номинальное выдерживаемое напряжение межвитковой изоляции должно составлять десятикратное значение от максимального значения нормированной э.д.с в точке перегиба, но не более 10 кВ (пикового значения).

Класс точности TPX

К данному классу точности не предъявляются требования по точности в переходных режимах и ограничений по остаточной намагниченности. Остаточная намагниченность может достигать более 80% от индукции насыщения. Имеет более жесткие требования по пределам допускаемой погрешности по отношению к классу точности 5Р.

Класс точности TPY

Данный класс точности характеризуется не только требованиями к ограничению остаточной намагниченности, аналогично классу точности 5PR, но и требованиями к точности передачи мгновенного значения тока в переходном режиме короткого замыкания с нормированной погрешностью не более 10%. Данный класс вторичной обмотки позволяет измерять значение тока КЗ с учетом апериодической составляющей. Следует отметить, что такая точность работы вторичных обмоток для защиты трансформатора требуется далеко не всегда. Для соответствия данному классу точности, при изготовлении трансформатора необходимо значительно увеличивать сечение магнитопровода, что ведет к увеличению габаритных размеров трансформатора и, как следствие, к увеличению стоимости.

Класс точности TPZ

Данный класс точности характеризуется нормируемой погрешностью трансформации периодической составляющей тока короткого замыкания.

Выводы

Основные требования, предъявляемые к защитным обмоткам в зависимости от класса точности приведены в таблице ниже:

* – допускается согласование Kr более 10 для обмоток с низкими ампервитками;
** – в ГОСТ Р МЭК 61869-2 все пределы погрешности нормированы для температуры вторичной обмотки

Для обеспечения бесперебойной работы современных систем РЗиА в сетях, на смену устаревшим классам точности 10Р и 5Р пришли новые классы точности 10PR, 5PR, TPY, TPZ, исключающие проблемы с насыщением трансформаторов тока из-за высокой остаточной намагниченности. Для обеспечения надежной работы релейной защиты и противоаварийной автоматики в большинстве случаев будет достаточно применение трансформаторов с классами точности защитных обмоток 10PR и 5PR. В случае необходимости измерения токов КЗ с учетом апериодической составляющей следует применять трансформаторы с классом точности TPY. В случае, если требуется нормируемая погрешность трансформации периодической составляющей тока короткого замыкания с нормированием вторичной постоянной времени, тогда следует выбирать трансформаторы с классом точности защитной обмотки TPZ.

Что такое трансформатор тока, его конструкция и принцип работы

Для нормального функционирования устройств обеспечивающих релейную защиту высоковольтных ЛЭП, требуется контролировать параметры электрической линии. Снимать показания с высоковольтных проводов напрямую – опасно и не эффективно. Режим работы обычного трансформатора не позволяет контролировать изменение тока. Решает эту проблему трансформатор тока, у которого показатели вторичной цепи изменяются пропорционально величине тока первичной обмотки.

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса. Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса. Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Рис. 1. Трансформатор тока

Материалы диэлектриков выбирают в зависимости от величины напряжений, для которых предназначено устройство и от условий его эксплуатации. Для обслуживания промышленных энергетических систем изготавливают мощные ТТ с керамическими корпусами цилиндрической формы (см. рис. 2).

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

Особенностью трансформатора является обязательное наличие нагрузочного элемента (сопротивления) во вторичной обмотке (см. рис. 3). Резистор необходим для того, чтобы не допускать работы в режиме без вторичных нагрузок. Функционирование трансформатор тока с ненагруженными вторичными обмотками недопустимо из-за сильного нагревания (вплоть до разрушения) магнитопровода.

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

В отличие от трансформаторов напряжения, ТТ оснащены только одним витком первичной обмотки (см. рис. 4). Этим витком часто является шина, проходящая сквозь кольцо сердечника с намотанными на него вторичными обмотками (см. рис. 5).

Рис. 4. Схематическое изображение ТТ Рис. 5. Устройство ТТ

Иногда в роли первичной обмотки выступает проводник электрической цепи. Для этого конструкция сердечника позволяет применить шарнирное соединение частей трансформатора для обхвата провода (см. рис. 6).

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусом

Сердечники трансформаторов выполняются способом шихтования кремнистой стали. В моделях высокого класса точности сердечники изготовляют из материалов на основе нанокристаллических сплавов.

Принцип действия.

Основная задача токовых трансформаторов понизить (повысить) значение тока до приемлемой величины. Принцип действия основан на свойствах трансформации переменного электрического тока. Возникающий переменный магнитный поток улавливается магнитопроводом, перпендикулярным направлению первичного тока. Этот поток создается переменным током первичной катушки и наводит ЭДС во вторичной обмотке. После подключения нагрузки начинает протекать электрический ток по вторичной цепи.

Зависимости между обмотками и токами выражены формулой: k = W₂ / W₁ = I₁ / I₂ .

Поскольку ток во вторичной катушке обратно пропорционален количеству витков в ней, то путем увеличения (уменьшения) коэффициента трансформации, зависящего от соотношения числа витков в обмотках, можно добиться нужного значения выходного тока.

На практике, чаще всего, эту величину устанавливают подбором количества витков во вторичной обмотке, делая первичную обмотку одновитковой.

Линейная зависимость выходного тока (при номинальной мощности) позволяет определять параметры величин в первичной цепи. Численно эта величина во вторичной катушке равна произведению реального значения тока на номинальный коэффициент трансформации.

В идеале I₁ = kI₂ = I₂W₂/W₁. С учетом того, что W₁ = 1 (один виток) I₁ = I₂W₂ = kI₂. Эти несложные вычисления можно заложить в программу электронного измерителя.

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

На рисунке 7 не показан нагрузочный резистор. При измерениях необходимо учитывать и его влияние. Все допустимые погрешности в измерениях отображает класс точности ТТ.

Классификация

Семейство трансформаторов тока классифицируют по нескольким признакам.

1. По назначению:
   • защитные;
   • линейки измерительных трансформаторов тока;
   • промежуточные (используются для выравнивания токов в системах дифференциальных защит);
   • лабораторные.
2. По способу монтажа:
   • наружные (см. рис. 8), применяются в ОРУ;
   • внутренние (размещаются в ЗРУ);
   • встраиваемые;
   • накладные (часто совмещаются с проходными изоляторами);
   • переносные.

Рис. 8. Пример наружного использования ТТ

• Классификация по типу первичной обмотки:
  • многовитковые, к которым принадлежат катушечные конструкции, и трансформаторы, с обмотками в виде петель;
  • одновитковые;
  • шинные.
• По величине номинальных напряжений:
  • До 1 кВ;
  • Свыше 1 кВ.

Трансформаторы тока можно классифицировать и по другим признакам, например, по типу изоляции или по количеству ступеней трансформации.

Расшифровка маркировки

Каждому типу трансформаторов присваиваются буквенно-цифровые символы, по которым можно определить его основные параметры:

• Т — трансформатор тока;
• П — буква указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
• В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
• ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
• Л— со смоляной (литой) изоляцией;
• ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
• Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
• Ш — шинный;
• О — одновитковый;
• М — малогабаритный;
• К — катушечный;
• 3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
• У — усиленный;
• Н — для наружного монтажа;
• Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
• Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
• М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.

1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
2. Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
3. следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
4. после позиции дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
5. буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
6. цифра на последней позиции — категория размещения.

Схемы подключения

Первичные катушки трансформаторов тока включаются в цепь последовательно. Вторичные катушки предназначены для подключения измерительных приборов или используются системами релейной защиты.

Во вторичную цепь включаются выводы измерительных приборов и устройства релейной защиты. С целью обеспечения безопасности, сердечник магнитопровода и один из зажимов вторичной катушки должны заземляться.

При подключении трехфазных счетчиков, в сетях с изолированной нейтралью обмотки трансформатора соединяются по схеме «Неполная звезда». При наличии нулевого провода применяется схема полной звезды.

Выводы трансформаторов маркируются. Для первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2, а для вторичной – И1 и И2. При подключении измерительных приборов следует соблюдать полярность обмоток.

Схема «неполная звезда» применяется для двухфазного соединения.

В дифференциальных защитах, используемых в силовых трансформаторах, обмотки включаются треугольником.

Основные схемы подключения:

Основные схемы подключения

• В сетях с глухозаземленной нейтралью ТТ подключается к каждой фазе. Соединение обмоток трансформатора – полная звезда.
• Подключение по схеме неполной звезды. Применяется в сетях с изолированными нулевыми точками.
• Схема восьмерки. Симметрично распределяет нагрузки при трехфазном КЗ.
• Соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности. Применяется для защиты номинальной нагрузки от коротких замыканиях на землю.

Технические параметры

Очень важной характеристикой трансформатора тока является класс точности. Этот параметр характеризует погрешность измерения, то есть показывает, на сколько номинальный (идеальный) коэффициент трансформации отличается от реального.

Коэффициент трансформации

Так как в реальном коэффициенте трансформации присутствует синфазная и квадратурная составляющая, то значения коэффициента всегда отличаются от номинального. Разницу (погрешность) необходимо учитывать при измерениях. На результаты измерений влияют также угловые погрешности.

У всех ТТ погрешность отрицательна, так как у них всегда присутствуют потери от намагничивания и нагревания токовых катушек. С целью устранения отрицательного знака погрешности, для смещения параметров трансформации в положительную сторону, применяют витковую коррекцию. Поэтому в откорректированных устройствах привычная формула для вычислений не работает. Поэтому коэффициенты трансформации в таких аппаратах производители определяют опытным путем и указывают их в техпаспорте.

Класс точности

Токовые погрешности искажают точность измерения электрического тока. Поэтому для измерительных трансформаторов высокие требования к классу точности:

• 0,1;
• 0,5;
• 1;
• 3;
• 10P.

Трансформатор может находиться в пределах заявленного класса точности, только если сопротивление максимальной нагрузки не превышает номинального, а ток в первичной цепи не выходит за пределы 0,05 – 1,2 величины номинального тока трансформатора.

О назначении

Основная сфера применения трансформаторов – защита измерительного и другого оборудования от разрушительного действия предельно высоких токов. ТТ применяются для подключения электрического счетчика, изоляции реле от воздействия мощных токовых нагрузок.

Видео по теме

Классификация и расшифровка обозначений трансформатора тока

Трансформатор тока — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Измерительный трансформатор тока — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению трансформаторы тока можно разделить на измерительные, защитные, промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.) и лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки различают трансформаторы тока:

а) для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
б) для закрытой установки;
в) встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
г) накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
д) переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки трансформаторы тока делятся на:

а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с восьмерочной обмоткой);
б) одновитковые (стержневые);
в) шинные.

4. По способу установки трансформаторы тока для закрытой и наружной установки разделяются на:

а) проходные;
б) опорные.

5. По выполнению изоляции трансформаторы тока можно разбить на группы:

а) с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
б) с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
в) газонаполненные (элегаз);
г) с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации имеются трансформаторы тока:

а) одноступенчатые;
б) двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению различают трансформаторы:

а) на номинальное напряжение свыше 1000 В;
б) на номинальное напряжение до 1000 В.

Параметры трансформаторов тока

Важными параметрами трансформаторов тока являются коэффициент трансформации и класс точности.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации трансформатора тока определяет номинал измерения тока и означает при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А, редко 1 А). Первичные токи трансформаторов тока определяются из ряда стандартизированных номинальных токов.

Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно записывается в виде отношения номинального первичного тока ко номинальному вторичному в виде дроби, например: 75/5 (при протекании в первичной обмотке тока 75 А — 5А во вторичной обмотке, замкнутой на измерительные элементы) или 1000/1 (при протекании в первичной цепи 1000 А, во вторичных цепях будет протекать ток 1 А.

Иногда трансформаторы тока могут иметь переменный коэффициент трансформации, что возможно пересоединением первичных обмоток из параллельного в последовательное соединения (например такое решение применяется в трансформаторах тока ТФЗМ — 110) либо наличием отводов на первичной или вторичной обмоток (последнее применяется в лабораторных трансформаторах тока типа УТТ) или же изменением количества витков первичного провода, пропускаемого в окно трансформаторов тока без собственной первичной обмотки (трансформаторы тока УТТ).

Класс точности

Для определения класса точности трансформатора тока вводятся понятия:

• погрешности по току ΔI = I2 — I1’, где I2- действительный вторичный ток, I1’ =I1/n — приведённый первичный ток, I1 — первичный ток , n — коэффициент трансформатора тока;
• погрешности по углу δ = α1 — α2, где α1 — теоретический угол сдвига фаз между первичным и вторичным током α1 = 180°,α2 — действительный угол между первичным и вторичным током;
• относительной полной погрешности ε%=(|I1’-I2|)/|I1’|, где |I1’| — модуль комплексного приведённого тока.

Погрешности по току и углу объясняются действием тока намагничивания. Для промышленных трансформаторов тока устанавливаются следующие классы точности: 0,1 0,5; 1; 3, 10Р.

Согласно ГОСТ 7746 — 2001 класс точности соответствует погрешность по току ΔI, погрешность по углу равна: ±40’ (класс 0,5); ±80’ (класс 1), для классов 3 и 10Р угол не нормируется. При этом трансформатор тока может быть в классе точности только при сопротивлении во вторичных цепи не более установленного и тока в первичной цепи от 0,05 до 1,2 номинального тока трансформатора.

Для трансформаторов тока с добавлением сзади класса точности литеры S (например 0,5S) означает, что трансформатор будет находится в классе точности от О,01 до 1,2 номинального тока. Класс 10Р (по старому ГОСТ Д) предназначен для питания цепей защиты и нормируется по относительной полной погрешности, которая не должна превышать 10% при максимальном токе к.з. и заданном сопротивления вторичной цепи.

Согласно международному стандарту МЭК (IEС 60044-01) трансформаторы тока должны находится в классе точности при протекании по первичной его обмотке тока 0,2 ÷ 200% номинального, что обычно достигается изготовлением сердечника из нанокристаллических сплавов.

Обозначения трансформаторов тока

Отечественные трансформаторы тока имеют следующее обозначения:

• первая буква в обозначении «Т» — трансформатор тока
• вторая буква — разновидность конструкции: «П» — проходной, «О» — опорный, «Ш» — шинный, «Ф» — в фарфоровой покрышке
• третья буква — материал изоляции: «М» — масляная, «Л» — литая изоляция

Далее через тире пишется класс изоляции трансформатора тока, климатическое исполнение и категория установки. Например ТПЛ — 10УХЛ4 100/5А: «трансформатор тока проходной с литой изоляцией с классом изоляции 10 кВ, для умеренного и холодного климата, категории 4 с коэффициентом трансформации 100/5» (читается как «сто на пять»).