Трансформаторы тока для измерительных цепей и релейной защиты
Трансформатор тока (ТТ) измерительный преобразователь, предназначенный для нормированного снижения первичного тока промышленной частоты до значений, безопасных для подключения измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики. Принцип действия основан на электромагнитной индукции: первичная обмотка включается последовательно в цепь контролируемого участка, а ко вторичной обмотке подключаются токовые цепи счетчиков, амперметров, токовых реле и терминалов РЗА. В отличие от трансформаторов напряжения, режим работы ТТ приближен к режиму короткого замыкания вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку, а разрыв цепи вторичной обмотки при наличии тока в первичной недопустим из-за опасного роста магнитного потока и перенапряжения на выводах.
Конструктивные исполнения и классы точности
По конструктивному исполнению различают опорные, проходные, встроенные и шинные трансформаторы тока. Опорные ТТ монтируются на фундаментных конструкциях или рамах ячеек КРУ и КСО. Проходные устанавливаются в проемах стен и перекрытий, совмещая функции изолятора и измерительного элемента. Встроенные ТТ размещаются внутри вводов силовых трансформаторов, выключателей и другого высоковольтного оборудования. Шинные трансформаторы тока не имеют первичной обмотки ее роль выполняет шина или проводник, пропущенный через окно магнитопровода.
Класс точности определяет допустимую погрешность преобразования в рабочем диапазоне. Для коммерческого учета электроэнергии применяются ТТ классов 0,2S и 0,5S, обеспечивающие минимальную погрешность при токах от 1% до 120% номинального. Для технического учета и контрольных измерений достаточно класса 0,5. Для цепей релейной защиты используются ТТ классов 5P и 10P, нормируемых по токовой погрешности и полной погрешности при предельной кратности тока. Номинальная предельная кратность указывает, во сколько раз ток короткого замыкания может превышать номинальный без потери заданной точности.
Основные параметры и условия эксплуатации
Номинальный первичный ток выбирается из стандартного ряда: от 1 до 4000 А и выше. Номинальный вторичный ток составляет 1 А или 5 А. Номинальное напряжение изоляции определяет класс установки: до 0,66 кВ для низковольтных распределительных щитов, от 6 до 35 кВ для ячеек КРУ и КСО, от 110 до 750 кВ для открытых распределительных устройств и элегазовых комплектных распредустройств.
Термическая и электродинамическая стойкость характеризует способность ТТ выдерживать токи короткого замыкания без повреждений. Ток термической стойкости указывается для интервала 1 с или 3 с, ток электродинамической стойкости как амплитудное значение. Для ТТ наружной установки нормируется степень загрязнения изоляции по ГОСТ 9920 и уровень грозовых импульсных напряжений.
| Параметр | Значение для ТТ 0,66 кВ | Значение для ТТ 10 кВ | Значение для ТТ 35 кВ | Единица измерения |
|---|---|---|---|---|
| Номинальный первичный ток | от 5 до 3000 | от 10 до 2000 | от 15 до 1500 | А |
| Номинальное напряжение | 0,66 | 10 | 35 | кВ |
| Класс точности | 0,2S / 0,5S | 0,2S / 5P | 0,2S / 10P | |
| Номинальная вторичная нагрузка | от 2,5 до 10 | от 5 до 30 | от 10 до 50 | ВА |
| Ток термической стойкости (1 с) | до 60 | до 80 | до 40 | кА |
Применение в электроэнергетике и промышленности
Трансформаторы тока используются в схемах коммерческого и технического учета электроэнергии на вводах распределительных устройств, в цепях защиты генераторов, трансформаторов, электродвигателей и линий электропередачи. В системах автоматизации технологических процессов ТТ обеспечивают обратную связь по току для частотных преобразователей, устройств плавного пуска и контроллеров управления электроприводами. В лабораторных стендах и испытательных установках применяются ТТ повышенной точности для метрологического контроля параметров электрических цепей.
Выбор трансформатора тока выполняется по совокупности параметров: номинальному напряжению, первичному и вторичному току, классу точности, вторичной нагрузке и условиям установки. Для цепей учета необходимо согласование класса точности ТТ с классом точности счетчика погрешность измерительного комплекса не должна превышать нормируемых значений. Для цепей защиты проверяется соответствие предельной кратности току короткого замыкания в расчетной точке сети.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?
Трансформатор тока включается последовательно в цепь и работает в режиме, близком к короткому замыканию, преобразуя ток. Трансформатор напряжения включается параллельно и работает в режиме холостого хода, преобразуя напряжение. Вторичные цепи ТТ нельзя размыкать при наличии первичного тока.
Какой класс точности выбрать для коммерческого учета электроэнергии?
Для коммерческого учета применяются трансформаторы тока класса 0,2S или 0,5S. Класс 0,2S обеспечивает погрешность не более 0,2% в диапазоне от 1% до 120% номинального тока и рекомендуется для расчетных счетчиков на границах балансовой принадлежности.
Что такое номинальная предельная кратность трансформатора тока?
Номинальная предельная кратность это отношение первичного тока, при котором полная погрешность ТТ достигает нормированного значения (5% или 10%), к номинальному первичному току. Параметр важен для выбора ТТ в цепях релейной защиты, где требуется сохранение точности при токах короткого замыкания.
Можно ли использовать трансформатор тока с завышенным номинальным первичным током?
Использование ТТ с первичным током, значительно превышающим рабочий ток нагрузки, приводит к увеличению погрешности в рабочем диапазоне. Для счетчиков класса 0,2S рекомендуется выбирать номинальный ток так, чтобы рабочий ток составлял не менее 10% номинального.
