Высоковольтные трансформаторы тока для систем релейной защиты и коммерческого учёта
Высоковольтные трансформаторы тока (ТТ) предназначены для преобразования первичных токов промышленной частоты во вторичные стандартные значения (1 А или 5 А) с целью питания измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики в сетях с номинальным напряжением от 6 до 750 кВ. Конструктивно изделия выполняются на литой изоляции из термореактивных смол (для классов напряжения до 35 кВ) либо с маслобарьерной или газовой изоляцией (для классов 110 кВ и выше).
Ключевые параметры выбора номинальный первичный ток, класс точности, номинальная предельная кратность вторичной обмотки и термическая стойкость. Для цепей учёта электроэнергии применяются обмотки класса 0,2S или 0,5S, для защитных цепей классы 5P и 10P с коэффициентом предельной кратности от 10 до 30. В зависимости от исполнения вторичных обмоток возможна одновременная работа на измерительные приборы и защиты без дополнительных промежуточных трансформаторов.
Конструктивные исполнения и монтаж
По способу установки различают опорные, проходные, встроенные и шинные трансформаторы тока. Опорные конструкции монтируются на фундаментных рамах или металлоконструкциях ячеек КРУ и КСО. Проходные ТТ устанавливаются в проёмах стен или перегородок распределительных устройств и одновременно выполняют функцию ввода. Встроенные модификации размещаются внутри баков силовых трансформаторов, выключателей или вводов высокого напряжения.
Для открытых распределительных устройств (ОРУ) 35220 кВ применяются трансформаторы тока с фарфоровыми или полимерными покрышками, рассчитанные на работу при температуре окружающей среды от 60 до +50 C. Внутренняя установка в ячейках КРУ с элегазовой изоляцией требует компактных габаритов и повышенной стойкости к частичным разрядам.
Метрологические характеристики и классы точности
Класс точности определяет допустимую погрешность трансформации в рабочем диапазоне. Для коммерческого учёта электроэнергии на границах балансовой принадлежности применяются обмотки класса 0,2S с погрешностью не более 0,2 % при токе от 1 % до 120 % номинального. Для технического учёта и контрольных приборов достаточно класса 0,5. Защитные обмотки класса 5P обеспечивают токовую погрешность не более 1 % при номинальной предельной кратности, что гарантирует корректную работу дистанционных и дифференциальных защит.
Номинальная предельная кратность отношение максимального первичного тока, при котором погрешность остаётся в допустимых пределах, к номинальному току. Для защит линий электропередач требуются значения от 15 до 30, для защит трансформаторов от 10 до 20. Термическая стойкость (трёхсекундная) для опорных ТТ 10 кВ составляет от 20 до 80 кА, для высоковольтных аппаратов 110 кВ от 40 до 63 кА.
| Номинальное напряжение | Номинальный первичный ток | Класс точности | Термическая стойкость | Исполнение |
|---|---|---|---|---|
| 10 кВ | от 50 до 3000 А | 0,2S / 5P | от 20 до 40 кА | Опорное, литая изоляция |
| 35 кВ | от 100 до 2000 А | 0,5 / 10P | от 25 до 50 кА | Проходное, фарфор |
| 110 кВ | от 300 до 4000 А | 0,2S / 5P20 | от 40 до 63 кА | Опорное, маслобарьерное |
Области применения
Высоковольтные трансформаторы тока используются в следующих сегментах электроэнергетики:
- распределительные устройства 635 кВ промышленных предприятий и городских сетей;
- открытые и закрытые подстанции 110220 кВ системообразующей сети;
- комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и блочно-модульные конструкции;
- системы релейной защиты и противоаварийной автоматики магистральных ЛЭП;
- узлы коммерческого учёта электроэнергии на оптовом и розничном рынках;
- тяговые подстанции железных дорог и метрополитена.
При выборе трансформатора тока необходимо учитывать схему соединения обмоток (звезда, неполная звезда, треугольник), нагрузку вторичной цепи (суммарное сопротивление проводов и приборов) и условия эксплуатации наличие вибрации, агрессивных сред, сейсмическую активность региона. Для районов с повышенной грозовой активностью рекомендуется применение ТТ с усиленной изоляцией и повышенным уровнем импульсной прочности.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем отличаются классы точности 0,2S и 0,5?
Класс 0,2S обеспечивает погрешность не более 0,2 % в диапазоне токов от 1 % до 120 % номинального и применяется для коммерческого учёта. Класс 0,5 допускает погрешность 0,5 % и используется для технического учёта и контрольных измерений.
Как выбрать номинальную предельную кратность для защитной обмотки?
Для защит линий электропередач требуются значения от 15 до 30, для дифференциальных защит трансформаторов от 10 до 20. Конкретное значение определяется расчётом токов короткого замыкания в точке установки.
Можно ли использовать один трансформатор тока для учёта и защиты?
Да, при наличии двух и более вторичных обмоток. Одна обмотка класса 0,2S или 0,5 подключается к счётчику, другая класса 5P или 10P к защитным реле. Это исключает взаимное влияние цепей.
Какие требования к нагрузке вторичной цепи?
Суммарное сопротивление проводов, контактов и приборов не должно превышать номинальную нагрузку обмотки (обычно от 5 до 30 ВА). Превышение приводит к росту погрешности и недостоверным показаниям.
