Измерительные трансформаторы тока и напряжения

 

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

К основным параметрам трансформатора тока, которые задаются в справочниках относятся: тип; конструктивное исполнение; номинальное напряжение (U_{ном. т.т.}); номинальный ток первичной (I_{ном.1т.т.}), и вторичной (I_{ном.2т.т.}) обмоток; номинальные вторичные нагрузки при разных классах точности (S_{ном.2т.т.}); термическая стойкость (кратность) k_терм токам КЗ; динамическая стойкость (кратность) k_уд к токам КЗ.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является стро­го постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

%.                     (4.1)

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I₁w₁. В зависи­мости от предъявляемых требовании выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1; 3; 5; 10; 5Р; 10Р. Указанные цифры представляют со­бой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 -120% (0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1) и 50 - 120% (3; 5; 10).

Буква "S" - обозначает класс точности для обмоток учёта; буква "P" - для обмоток защит; без буквы на конце - применяются для измерений.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 - для присоединения счетчиков расчетного учета, класса 1 и 3 - для всех измерительных прибо­ров и реле.

Применение трансформаторов тока классов точности 0,5S и 0,2S позволяет сократить недоучет электроэнергии в несколько раз при малой загрузке силовых трансформаторов.

Трансформатор тока нормально работает в режиме, близ­ком к режиму короткого замыкания (КЗ). Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке по­явится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт. Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шун­тируется обмотка реле, прибора).

Все трансформаторы тока можно классифицировать, в зависимости от их особенностей и технических характеристик:

1. По назначению. Устройства могут быть измерительными, защитными или промежуточными. Последний вариант используется при включении измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты и других аналогичных схемах. Кроме того, существуют лабораторные трансформаторы тока, отличающиеся высокой точностью и множеством коэффициентов трансформации.

2. По типу установки. Существуют трансформаторные устройства для наружной и внутренней установки, накладные и переносные. Некоторые виды приборов могут встраиваться в машины, электрические аппараты и другое оборудование.

3. В соответствии с конструкцией первичной обмотки. Устройства разделяются на одновитковые или стержневые, многовитковые или катушечные, а также шинные, например, ТШ-0,66.

4. Внутренняя и наружная установка трансформаторов предполагает проходные и опорные способы монтажа этих устройств.

5. Изоляция трансформаторов бывает сухая, с применением бакелита, фарфора, и других материалов. Кроме того, применяется обычная и конденсаторная бумажно-масляная изоляция. В некоторых конструкциях используется заливка компаундом.

6. По количеству ступеней трансформации, устройства могут быть одно- или двухступенчатыми, то есть, каскадными.

7. Номинальное рабочее напряжение трансформаторов может быть до 1000 В или более 1000 В.

Кроме обычных измерительных трансформаторов тока, существуют и специальные, такие как трансформаторы тока нулевой последовательности.

Трансформатор напряжения (ТН) предназначен для понижения высокого на­пряжения до стандартного значения 100 или 100/ В и для отделения це­пей измерения и релейной зашиты от первичных цепей высокого напряже­ния.

Первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушки из­мерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один вы­вод вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу (ХХ).

К основным параметрам трансформатора напряжения, которые задаются в справочниках относятся: тип; конструктивное исполнение; номинальное напряжение первичное (U_{ном. т.н.}); вторичное напряжение равно 100 или 100/ В; номинальная мощность при разных классах точности (S_{ном. т.н.}); максимальная мощность вне классов точности.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3; 3Р; 6Р.

Трансформаторы напряжения класса 0,2 применяются для питания расчетных счетчиков, устанавливаемых на мощных генераторах; класса 0,5 - для питания расчетных счетчиков других присоединений и измерительных приборов класса 1; класса 1 для указательных приборов; класса 3 - для релейной защиты; 3Р; 6Р – для защиты.

По конструкции различают однофазные и трехфазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 35 кВ, однофазные - на любые напряжения.

По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией

 

Вопросы к теме 4:

1. Дать определение трансформатора тока.

2. Основные параметры трансформаторов тока.

3. Как определить токовую погрешность трансформатора тока?

4. От чего зависит токовая погрешность?

5. Перечислить классы точности трансформаторов тока.

6. В каком режиме работают трансформаторы тока?

7. Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

8. Классификация трансформаторов тока.

9. Дать определение трансформатора напряжения.

10.  В каком режиме работают трансформаторы напряжения?

11.  Основные параметры трансформаторов напряжения.

12.  Классификация трансформаторов напряжения.

 

Тема 5