Схема включения трансформатора тока: Схемы соединений трансформаторов тока: схем, звезда, треугольник, параллель

Схемы соединений трансформаторов тока: схем, звезда, треугольник, параллель

Назначение трансформаторов тока

Счётчики для однофазных и трёхфазных сетей рассчитаны на номинальные токи до 100 А. Использование приборов с большими токами затруднено по причине необходимости использования проводов слишком большого сечения. Таким образом, для измерения характеристик в линиях с большими токами необходимо использовать специальные устройства, понижающие ток до приемлемого значения. Для этой цели используются трансформаторы тока (ТТ).

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в линейный провод, по которому проходит высокий ток, а ко вторичной обмотке подключается измерительный прибор. Для удобства выводы маркируются обозначениями. Для начала и, соответственно, конца первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2. Для вторичной обмотки — И1 и И2. При подключении необходимо строго соблюдать полярность первичной и вторичной обмоток ТТ.

Чаще всего величина вторичного тока равна 5 А, иногда применяются ТТ со вторичным током 1 А. Для измерения же напряжения в высоковольтных сетях используется подключение через трансформатор напряжения, который понижает напряжение до 100 или 57.7 вольт.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Измерительные трансформаторы вносят свою погрешность в измерения. Здесь важно соблюдать правильную схему подключения с соблюдением обозначений. Например, если изменить местами выводы вторичных цепей И1 и И2, то за этим последует существенный недоучёт электроэнергии.

Трансформаторы тока подключаются в трёхфазных цепях по схеме неполной звезды (сети с изолированной нейтралью). При наличии нулевого провода подключение осуществляется с помощью полной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов ТТ подключаются по схеме «Треугольник».

Это позволяет скомпенсировать сдвиг фаз вторичных токов, что уменьшит ток небаланса. В трёхфазных сетях без нулевого провода обычно трансформаторы тока подключаются только на две ведущие линии, поскольку измерив ток в двух фазах, можно легко рассчитать величину тока в третьей фазе.

Если сеть имеет глухозаземлённую нейтраль (как правило, сети 110 кВ и выше), то обязательно подключение ТТ ко всем трём фазам. Соединение обмоток реле и трансформаторов тока в полную звезду. Эта схема соединения трансформаторов представлена в виде векторных диаграмм, которые иллюстрируют работу трансформатора на рис. 2.4.1 и на схемах 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

Если трансформатор работает в нормальном режиме, или если он симметричный, то будет проходить ток небаланса или небольшой ток, который появляется из–за разных погрешностей трансформаторов тока.

Представленная выше схема применяется против всех видов КЗ (междуфазных и однофазных) во время включения защиты.
Трехфазное КЗ
Двухфазное КЗ

Однофазное КЗ
Отношение Iр/Iф (ток в реле)/ (ток в фазе) называется коэффициентом схемы, его можно определить для всех схем соединения. Для данной схемы коэффициент схемы kсх будет равен 1.

На рис. 2.4.5 предоставлена схема соединения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду, а на рис. 2.4.6, 2.4.7. ее векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Трехфазное КЗ — когда токи могут идти в обратном проводе по обоим реле.
Двухфазное КЗ — когда токи, могут протекать в одном или в двух реле в соответствии с повреждением тех или иных фаз.

КЗ фазы В одной фазы может происходить тогда, когда токи не появляются в этой схеме защиты.

Схему неполной звезды можно применять только в сетях с нулевыми изолированными точками при kсх=1 с целью защиты от КЗ междуфазных, и может реагировать только на некоторые случаи КЗ однофазного.

На рис. 2.4.8. можно изучить схему соединения в звезду и треугольник обмоток реле и трансформаторов соответственно.

Во время симметричных нагрузок в реле и в период возникновения трехфазного КЗ может проходить линейный ток, сдвинутый на 30* по фазе относительно тока фазы и в разы больше его.

Особенности схемы этого соединения:

1.  при разных всевозможных видах КЗ проходят токи в реле, при этом защита которая построена по такой схеме, будет реагировать на все виды КЗ;
2. ток в реле относится к фазному току в зависимости от вида КЗ;
3. ток нулевой последовательности, который не имеет путь через обмотки реле для замыкания, не может выйти за границы треугольника трансформаторов тока.

Выше приведенная схема применяется чаще всего для дистанционной или во время дифференциальной защиты трансформаторов.

Схема восьмерки или включение реле на разность токов двух фаз.

На рис. 2.4.9 представлена сама схема соединения, а на рис. 2.4.10, 2.4.11.векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ Двухфазно КЗ АВ или ВС
При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

На рис. 2.4.12. можно изучить схему соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности. Только во время однофазных или двуфазных КЗ на землю появляется ток в реле. Эту схему можно применять во время защиты от КЗ на землю. КЗ IN=0 при двухфазных и трехфазных нагрузках. Но часто ток небаланса Iнб появляется из–за погрешности трансформаторов тока в реле.

Последовательное соединение трансформаторов тока

На рис. 2.4.13. представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. Подключенная к трансформаторам тока, нагрузка, распределяется поровну. Напряжение, которое приходится на любой трансформатор тока и на вторичный ток остается неизменным.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Во время использования трансформаторов тока малой мощности применяется эта схема.

Параллельное соединение трансформаторов тока

На рис. 2.4.14. представлена схема параллельного соединения трансформаторов тока. Эту схему можно использовать с целью получения разных нестандартных коэффициентов трансформации. Схемы подключения счетчиков электроэнегии, как однофазных, так и 3-х фазных Вы можете найти тут.

Основные схемы подключения трансформатора

Основные схемы подключения трансформатора

Что такое трансформатор тока?
Трансформатор тока (ТТ) представляет собой индуктивное устройство, преобразующее напряжение в сети. Его первичная обмотка подключается к источнику электроэнергии, а вторичная замыкается на защитный прибор с малым внутренним сопротивлением. Ток протекает через первичную обмотку, преодолевая ее сопротивление.

В процессе движения по виткам первичной обмотки возникает магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Витки вторичной обмотки расположены перпендикулярно виткам первичной обмотки. Под воздействием электродвижущей силы ток во вторичной обмотке преодолевает сопротивление в катушке, в результате чего падает напряжение на зажимах вторичной цепи.

Коэффициент трансформации определяется на стадии проектирования трансформатора, поэтому важно правильно выбрать модель устройства и заказать трансформатор в Бресте в зависимости от назначения и особенностей эксплуатации.

Сфера применения трансформаторов

Трансформаторы тока устанавливаются во многих бытовых электроприборах и промышленном электрооборудовании, для работы которых требуется более высокое или низкое напряжение, чем 220 В или 380 В. Для питания галогенных светильников необходимо напряжение 12 В, то есть почти в 20 раз ниже, чем в сети, и ТТ его понижает до требуемой величины.

Также трансформатор используются для учета электроэнергии. Широко распространены измерительные ТТ, которые подключаются к приборам измерения (вольтметрам, амперметрам и прочим) и осуществляют передачу токов на них. Выпускаются как компактные модели, которые помещаются в корпус бытовых приборов, так и модели для установки под открытым небом на линиях электросетей.

Основные преимущества изделий

Использование трансформаторов тока дает следующие преимущества:

Унификация измерительных приборов, градуировка их шкал в соответствии с измеряемым первичным током;

Повышается уровень безопасности при работе с различными реле и измерительными приборами за счет разделения цепей высшего и низшего напряжения;

Увеличивается максимальный диапазон напряжений и пределов измерения для различных измерительных приборов;

Обеспечивается питание токовых обмоток реле защиты и измерительных приборов;

Надежная изоляция от высокого первичного напряжения.

Параметры для выбора схемы подключения

Подключить самостоятельно трансформатор, предназначенный для бытового использования несложно – достаточно строго следовать схеме подключения. Но для эффективной и безопасной работы электроприборов необходимо правильно подобрать саму схему. При выборе необходимо учитывать:

Количество фаз в сети – трехфазные модели имеют 4 выхода, а однофазные только 2, поэтому схема подключения трехфазного трансформатора имеет ряд отличий;

Тип трансформатора тока – повышающий или понижающий;

Какой параметр тока необходим потребителю – для работы бытовой техники нужен постоянный ток, а в сети – переменный, и для его преобразования требуется подключение вторичной обмотки трансформатора тока через выпрямитель.

Популярные схемы подключения

Если ТТ используется для подключения через них вольтметров, амперметров и других высокочувствительных приборов, измеряющих ток небольшой силы, подключение трансформаторов тока производится по следующей схеме:

Схема подключения трансворматора для тока небольшой силы.

Первичная обмотка Л1-Л2 соединяется с линейным проводом, а вторичная обмотка ТТ И1-И2 соединена с токовой обмоткой измерительного прибора. Выводы Л1, И1 соединены перемычкой и подключены к фазному проводу. Третий зажим соединяется с нулевым проводом.

Для трехфазной электросети чаще всего используются три однофазных трансформатора, которые подключаются по схеме:

Если требуется подключение понижающего устройства, следует руководствоваться схемой:

Схема подключения понижающего трансворматора.

Чаще всего она используется для создания систем освещения. Небольшой размер ТТ дает возможность монтировать их непосредственно в каркасе потолка. Трансформатор располагается между выключателем и светильниками. Светильники подключаются параллельно.

Что важно учитывать при подключении?

Для облегчения монтажа производители наносят на них маркировку: ТАа, ТА1, КА1, что позволяет без ошибок соединить элементы.

При установке трансформатора на трехфазные линии необходимо учитывать, что, если напряжение в сети составляет от 6 до 35 кВ, трансформаторы могут быть установлены только на двух фазах, поскольку в таких сетях отсутствует нулевой провод.

Назначение, устройство и схема трансформаторов тока

Автор Фома Бахтин На чтение 3 мин. Просмотров 7.1k. Опубликовано 10 марта
Обновлено 19 ноября

Назначение трансформаторов тока заключается в преобразовании (пропорциональном уменьшении) измеряемого тока до значений, безопасных для его измерения. Другими словами, трансформаторы тока расширяют пределы измерения измерительных приборов – электросчётчиков.

Простой пример необходимости использования трансформаторов тока – когда ввиду большой потребляемой мощности, значение измеряемого тока превышает допустимое, безопасное для прибора учёта. Т. е. при прямом включении нагрузки такой потребляемой мощности, токовые катушки счётчика попросту сгорят, что приведёт к его выходу из строя.

В этом случае электросчётчик подключается через трансформаторы тока. См. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСЧЁТЧИКОВ.

Устройство и схема трансформатора тока. Основной элемент конструкции трансформатора тока – это магнитопровод с двумя несвязанными между собой обмотками (первичная W1 и вторичная W2).

Первичная обмотка – имеет большее сечение и меньшее количество витков,  включается последовательно – в разрыв цепи (контакты Л1 и Л2), вторичная – к токовым катушкам электросчётчика (контакты И1, И2).

Первичная обмотка трансформатора тока может быть рассчитана  на ток от 5 до 15 000 А. Вторичная, включаемая в измерительную цепь – обычно, на 5 А. Их отношение (тока первичной обмотки к токам вторичной) называют коэффициентом трансформации.

Таким образом, для правильного расчёта потреблённой электроэнергии разницу в показаниях электросчётчика нужно умножить на коэффициент трансформации. Например, для трансформаторов тока 100/5, коэффициент трансформации будет равен 20.

Стоит заметить, что по исполнению и способу подключения в качестве  первичной обмотки трансформатор тока может иметь проходную шину, которая проходит через его корпус, или-же отсутствовать вовсе. В этом случае имеется «окно» – отверстие, в которое пропускается питающий провод или шина.

Применение трансформаторов тока должно быть обоснованным, т. к. предполагает  дополнительные материальные расходы, помимо затрат на их  приобретение.

Согласно новых правил, при наличии в измерительном комплексе трансформаторов тока и трансформаторов напряжения для ввода в эксплуатацию электроустановки необходим паспорт-протокол измерительного комплекса.

Паспорт-протокол измерительного комплекса должен выдаваться после соответствующей проверки лицензированной организацией – электролабораторией, зарегистрированной в Ростехнадзоре.

Документ этот далеко не бесплатный, кроме того, периодически требующий продление. Таким образом, применение трансформаторов тока в измерительных цепях электроустановок целесообразно, скорее, на крупных предприятиях с действительно большой нагрузкой.

В быту же, проще всего установить электросчётчик прямого включения, т. е. обойтись без трансформаторов тока. В настоящее время выпускаются трёхфазные электросчётчики с номинальным электрическим током до 100 А.

Электросчётчик с таким резервом по амперажу способен выдержать практическую любую нагрузку, применяемую в быту. Никакой дополнительной документации и измерений и в этом случае не требуется.

Трансфоматоры тока- устройство и сборка схемы.

Работа и устройство трансформаторов тока.

Трансформаторы тока. Подключение. Ассортимент

Трансформаторы тока. Нюансы схем соединения.

Приветствую, уважаемые друзья.

Сегодня буквально короткой строкой о последствиях путаницы в
маркировки выводов обмоток трансформаторов тока.

Бригада релейщиков 
настраивала токовую защиту электродвигателя в ячейке КСО в РУ-6кВ

 Схемы на ячейку не было. Визуально определили,
что схема соединений вторичных обмоток трансформаторов тока «НЕПОЛНАЯ ЗВЕЗДА» с
реле в нулевом проводе. (см. рисунок выше).

Как видно из векторной диаграммы,
ток через реле равен току в фазе, т.е. коэффициент схемы единица.

Исходя из этого, прогрузили реле
вторичным током.

Запустили электродвигатель. Через некоторое
время произошел останов двигателя в результате срабатывания защиты. Никаких
аварийных режимов не наблюдалось.

Стали разбираться. Оказалось один
из трансформаторов тока (фаза С) перевернут. То есть маркировка выводов
первичной обмотки трансформатора тока (часто она представляет собой просто
шину) Л1 и Л2 направлена следующим образом Л2 в сторону секции шин (источник
энергии), Л1 в сторону двигателя (нагрузка).

В этом случае происходит и
переворот выводов вторичной обмотки трансформатора тока (И2 становится как бы
началом обмотки, а И1 – концом ). Показано в скобках на рисунке   ниже.

То есть получается, что схема
соединения вторичных обмоток трансформаторов тока меняется и превращается из «НЕПОНОЙ
ЗВЕЗДЫ» в «РАЗНОСТЬ ТОКОВ» — когда начало вторичной обмотки одного трансформатора
тока соединяется с концом вторичной обмотки другого, как показано на рисунке
ниже.

И как видно из векторной диаграммы
ток, протекающий через реле, гораздо больше ожидаемого. Действительно
коэффициент схемы для соединения вторичных обмоток на «РАЗНОСТЬ ТОКОВ»
составляет 1,73.

Вот почему произошло ложное
срабатывание защиты при одном и том же первичном токе токи во вторичных цепях
совершенно разные.

Вот в принципе и все.

Вывод: обращайте внимание на
маркировку выводов обмоток трансформаторов тока. Кстати это может повлиять и на
учет электроэнергии. И еще при монтаже старайтесь устанавливать трансформаторы
тока единообразно, чтобы не возникало путаницы.

Желаю успехов.

Кстати поздравьте меня. Я сегодня в
очередной раз подтвердил пятую группу по электробезопасности.             

13.Схемы соединения трансформаторов
тока и реле.

Схемы соединения трансформаторов тока и реле

В схемах с включением реле на полные токи фаз токи в реле Iр в общем случае отличаются от вторичных фазных токов I_2ф измери­тельных преобразователей.
Это отличие характеризуется коэффи­циентом схемы

kcx =Iр/I_2ф,

который может зависеть от режима ра­боты защищаемого элемента. Если ток
I_2ф выразить через
первич­ный ток I_1ф и коэффициент трансформации K_I измерительного пре­образователя, то

kcx = Iр *K_I / I_1ф.

Это соотношение справедливо так­же для тока срабатывания реле Iс.р и тока срабатывания защиты Iс.з, т. е.

kcx =Iс.р*KI/Iс.з.

 При определении токов
срабатывания обычно рассматривается симметричный режим. В этом случае ко­эффициент
схемы обозначают как.

Применяются следующие схемы:

1. Трехфазная
схема соединения в полную звезду.

Имеется три трансформатора в
каждойц фазе.

Достоинства.

1.     Реагирует на все виды однофазных и
многофазных КЗ.

2.     Равная чувствительность схемы при всех видах
КЗ. 

3.     Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки

1.     Большое количество оборудования.

2.     Возможность неселективного действия при КЗ на
землю разных фаз в двух точках сети с изолированной нейтралью.

2.    
Двухфазная двухрелейная схема соединения в
неполную звезду.

Достоинства.

1. Схема реагирует на все виды КЗ за исключением КЗ на землю
фазы в который TA не
установлен, поэтому данная схема применяется для междуфазных защит.

2. Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки.

1. Коэффициент чувствительности в некоторых случаях может
быть в два раза меньше чем у схемы полной звезды. Например, при КЗ за
трансформатором, с соединением обмоток Y-D или  D-
Y.

3. Схема на разность токов двух фаз.

Ток реле равен геометрической разности токов двух фаз

Достоинство.

1.     Экономичность. Используется только одно реле.

Недостатки.

1.     Различная чувствительность при различных
видах КЗ.

2.     Данная схема отказывает в действии при
некоторых вида двухфазных КЗ.

4. Трехфазная схема
соединения ТА в полный треугольник, а реле — в полную звезду.

Схема используется в дифференциальных защитах.

Токи в обмотках реле равены геометрической разности фазных токов.

Коэффициент схемы равен .

Недостатки.

Схема имеет неодинаковую чувствительность к различным видам КЗ.
Чувствительность минимальна при однофазных и двойных КЗ.

Во всех этих схемах измерительные органы включают на пол­ные токи фаз.

Применяются также схемы включения на составляющие токов нулевой и
обратной последовательности. В этих схемах реле подключается к  фильтрам тока нулевой и обратной
последовательностей.

5. Схема соединения реле на
сумму токов трех фаз.

Схема используется для защиты от замыканий на землю.

Обозначения трансформаторов тока.

ТКЛ -3                ТПОЛМ-10     К- катушечный         Ш- шинный

ТПЛ-10               ТШЛ-10          Л- с литой изоляцией  М-масло

ТПОЛ-10            ТШЛП-10       П- проходной         У- усиленный

ТПЛУ-10             ТПШЛ-10   О – одновитковый,  Число – напряжение в кВ.

Схема подключения трансформатора тока — варианты подключения

Токовые трансформаторы являются важными защитным устройством релейного типа.

Схема подключения трансформатора тока предполагает использование первичной и вторичной обмотки с учетом коэффициента относительной погрешности.

В статье подробно о монтаже счетчика через трансформатор тока.

Схема подключения счетчика через трансформаторы тока

Установка электрического счетчика осуществляется в соответствии с основными правилами и требованиями, предъявляемыми к схеме подключения прибора. Счетчик устанавливается при температурном режиме не ниже 5^оС.

Приборы энергоучета, наряду с любой другой электроникой, крайне тяжело переносят низкотемпературное воздействие. Установка электрического счетчика на улице потребует сооружения специального герметичного утепленного шкафа. Прибор учета фиксируется на высоте не более 100-170 см, что облегчает эксплуатацию и его обслуживание.

Схема подключения счетчиков МЕРКУРИЙ

Для самостоятельной установки необходимо приобрести электросчетчик и щиток, изоляционные автоматические материалы, кабеля и крепежные элементы, DIN-рейки, а также подготовить набор монтажного инструмента.

Подключение однофазного прибора

При монтаже однофазного прибора учета, особое внимание необходимо уделить порядку подключения кабелей на клеммные элементы:

• на первую клемму производится подсоединение фазного провода. Вводимый кабель чаще всего обладает белым, коричневым или черным окрашиванием;
• на вторую клемму осуществляется подключение фазного провода, испытывающего силовую нагрузку. Такой кабель обычно бывает белого, коричневого или черного цвета;
• на третью клемму выполняется подсоединение электропровода «ноль». Этот вводной кабель имеет голубую или синевато-голубую маркировку;
• на четвертую клемму производится подключение нулевого провода, имеющего голубое или синевато-голубое окрашивание.

Подключение однофазного прибора

Обеспечивать защиту на заземление для устанавливаемого и подключаемого электрического прибора учета не потребуется.

Следует отметить, что дополнительные участки подсоединения на однофазном электросчетчике являются вспомогательными, и обеспечивают эффективность эксплуатации или автоматизацию учета используемой электроэнергии.

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

Трёхфазные устройства учета электроэнергии комплектуются, как правило, DIN-рейкой, двумя видами панелей, которые прикрывают подключаемые клеммы, а также руководство и пломбы. Технология самостоятельной установки:

• монтаж на DIN-рейке электрического щита вводного автомата и трехфазного счетчика электроэнергии;
• спуск фиксаторов на оборотной стороне трёхфазного прибора энергоучета, с последующей установкой и поднятием фиксаторов;
• подсоединение вводного автомата с необходимыми вводными клеммами на электросчетчике, в соответствии со схемой подключения.

Схема монтажа трехфазного счетчика

Удобным является использование токопроводящих жил из медных проводов, сечение которых не меньше, чем стандартные размеры вводного кабеля.

При прямом подсоединении трехфазного электрического счётчика, без применения вводной автоматизации, на соответствующие клеммы прибора подключаются одновременно провода «фаза» и «ноль».

Соединение обмоток реле и трансформаторов тока

Принцип воздействия токового трансформатора не имеет существенных отличий от подобных характеристик стандартного силового прибора. Особенностью первичной трансформаторной обмотки является последовательное включение в измеряемую электрическую цепь. Кроме всего прочего, обязательно присутствует замыкание на вторичную обмотку на разные, подключенные друг за другом приборы.

В полную звезду

В условиях стандартного симметричного уровня токового протекания, трансформатор устанавливается на всех фазах. В этом случае вторичная трансформаторная и релейная обмотка объединяются в звезду, а связка их нулевых точек выполняется посредством одной жилы «ноль», а зажимы на обмотках подсоединяются.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Таким образом, трехфазное короткое замыкание характеризуется протеканием токов в обратном кабеле в условиях двух реле. Для двухфазного короткого замыкания, протекание тока отмечается в единственном или сразу в паре реле, согласно фазовому повреждению.

Любые замыкания, кроме «земля», сопровождаются протеканием в нулевом проводе токовой геометрической суммы в реле, приблизительно «О».

В неполную звезду

Особенностью двухфазной двухрелейной схемы подсоединения с образованием неполной звезды. К достоинствам такой схемы можно отнести реагирование на любой вид короткого замыкания, кроме земли фазы, а также вероятность применения данной схемы на междуфазных защитах.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Таким образом, в условиях различных типов короткого замыкания, токовые величины в реле, а также уровень его чувствительности, будут разнообразными.

Недостаток подсоединения в неполную звезду представлен слишком низким коэффициентом чувствительности, по сравнению со схемой полной звезды.

Проверка трансформатора на работоспособность требуется, если имеются подозрения на его неисправность. Как проверить трансформатор мультиметром – инструкцию вы найдете в статье.

Как правильно установить заземление на даче, расскажем тут.

Как правильно выбрать провод заземления и какие марки наиболее популярны, читайте далее.

Подсоединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

Токовые величины в реле проявляются исключительно при наличии однофазового и двухфазного короткого замыкания «земля».

Такой вариант находит широкое применение в защите от замыкания «земля».

В условиях нагрузки трехфазного и двухфазного короткого замыкания показатели IN=0.

Тем не менее, при наличии погрешности токовых трансформаторов, в реле наблюдается проявление небаланса или Iнб.

Подсоединение трансформаторов тока

В процессе выполнения последовательного подключения вторичной обмотки в условиях параллельного подсоединения, позволяет уменьшать трансформирующий коэффициент и увеличивать уровень тока на вторичной цепи. Первичные обмотки подсоединяются исключительно в последовательности, а вторичные — в любом положении.

Последовательное подсоединение

При варианте последовательного подключения токовых трансформаторов, обеспечивается повышение нагрузочных показателей. В этом случае применяются трансформаторы, имеющие идентичные показатели kТ.

Соединение обмоток трансформатора последовательно

При протекающем через прибор одинаковом токе, величина поделится на коэффициент два, а уровень нагрузки снизится в пару раз. Применение такой схемы актуально при подсоединении Y/D с целью обеспечения защиты дифференциального типа.

Если устройству требуется напряжение в 12 Вольт, необходимо подключать его через трансформатор. Трансформатор 220 на 12 Вольт – назначение и принцип действия рассмотрим подробно.

Об особенностях использования и монтажа шины заземления вы узнаете из этой информации.

Параллельное подсоединение

Такой вариант позволяет уменьшить показатели kТ.

При использовании токовых трансформаторов, обладающих одинаковым уровнем kТ, отмечается появление результативного трансформирующего коэффициента, сниженного в пару раз.

Таким образом, при последовательном подсоединении вторичных обмоток обеспечивается повышение уровня выходного напряжения и показателей мощности в условиях сохранения номинальных значений выходного тока.

Если обмотка вторичного типа на каждом трансформаторе предполагает напряжение на выход 6,0 В при номинальных токовых показателях 1,0 А, то последовательное подсоединение позволяет сохранить номинал, а уровень мощности повышается в два раза.

Параллельное подключение вторичной обмотки в таком варианте помогает обеспечивать показатели напряжения на выходе 6,0 В, а также уровень тока — в два раза выше.

Видео на тему

Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит

Для
токовых защит используются схемы с ТТ,
установленными во всех трёх фазах
(трёхфазные) или в двух фазах (двухфазные).
При этом вторичные обмотки ТТ
могут соединяться в полную или неполную
звезду, а также в полный или неполный
треугольник.

Подключение
пусковых реле тока к трансформаторам
тока в схемах токовых защит может
осуществляться по различным схемам:

• соединение
  ТТ и обмоток реле в полную
  звезду;

• соединение
  ТТ и обмоток реле в неполную
  звезду;

• соединение
  ТТ в треугольник,
  а обмоток реле в звезду;

• соединение
  двух ТТ и одного реле в схему на
  разность токов 2-х фаз;

• соединение
  ТТ в фильтр
  токов нулевой последовательности.

Поведение
и работа реле в каждой из этих схем
зависят от характера распределения
токов в ее вто­ричных цепях в нормальных
и аварийных условиях. При анализе
различных схем сначала определяются
положительные направления действующих
величин первичных токов ТТ
при различных видах к.з., а затем
определяются пути замыкания вторичных
токов каждого ТТ.
Результирующий ток в проводах и обмотках
реле тока определяется геометрическим
сложением или вычитанием соответствующих
векторов фазных токов.

Для
каждой схемы определяется отношение
тока в реле I_р
к току в фазе I_ф,
которое называется коэффициентом
схемы:

;

Коэффициент схемы
необходимо учитывать при расчёте уставок
и оценке чувствительности токовой
защиты.

Векторные
диаграммы первичных токов при различных
к.з. представлены на рисунке 23.

Схема
соединения трансформаторов тока и
обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы
тока устанавливаются во всех фазах.
Вторич­ные обмотки трансформаторов
тока и обмотки реле соединяются в звезду
и их нулевые точки связываются одним
проводом, назы­ваемым нулевым. В
нулевую точку объединяются одноименные
зажимы обмоток трансформаторов тока.

Рисунок
22 – Соединение трансформаторов тока и
реле по схеме полной звезды

При
нормальном режиме и трехфазном к.з.
в реле I,
II
и III
проходят токи фаз:

;

;,

а
в нулевом проводе — их гео­метрическая
сумма,
,которая
при симметричных режимах равна нулю
(как при наличии, так и отсутствии
заземления, рисунок 23, а).

Рисунок
23 – Векторная диаграмма токов.

а
— при трехфазном к. з.; б — при двухфазном
к. з.; е — при однофазном коротком
замы­кании; г — при двухфазном к. з.
на землю; д — при двойном замыкании на
землю в раз­ных точках.

При
двухфазных к.з.
ток к.з. проходит только в двух поврежденных
фазах и соответственно в реле, подключенных
к трансформаторам тока поврежденных
фаз (рисунок 23, б), ток в неповрежденной
фазе отсутствует. Согласно закону
Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю,
следовательно,
= 0,
отсюда
.

С
учетом этого на векторной диаграмме
(рисунок 23, б) токи I_B
и I_С
показаны сдвинутыми по фазе на 180°.

Ток
в нулевом проводе схемы равен сумме
токов двух повре­жденных фаз, но так
как последние равны и противоположны
по фазе, то ток в нулевом проводе также
отсутствует.

Т.е.
реле, включенное в нулевой провод схемы
трансформаторов тока, соединённых в
полную звезду, не будет реагировать на
междуфазные к.з.

Однако,
из-за неидентичности характеристик и
погрешностей ТТ
сумма вторичных токов при нагрузочном
режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается
от нуля и в нулевом проводе проходит
ток, называемый током небаланса.

При
однофазных к. з. первичный
ток к.з. проходит только по одной
поврежденной фазе (рисунок 23, в).
Соответствующий ему вторичный ток
проходит также только через одно реле
и замы­кается по нулевому проводу.

При
двухфазных к.з. на землю
токи проходят в двух повреждённых фазах
и соответственно в двух реле, а в нулевом
проводе проходит ток, равный геометрической
сумме токов повреждённых фаз, всегда
отличный от нуля.

При
двойном замыкании на землю в различных
точках,
например фаз В и С, на участке между
точками замыкания на землю режим
аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между
источником питания и ближайшему к нему
месту замыкания фазы С – соответствует
режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Нулевой
провод схемы звезды является фильтром
токов нулевой последовательности.
Токи прямой и обратной последовательностей
в нулевом проводе не проходят, так как
векторы каждой из этих систем дают в
сумме нуль. Токи же нулевой последовательности
совпадают по фазе, поэтому в нулевом
проводе проходит утроенное значение
этого тока.

Ток
в реле равен току в фазе, поэтому
коэффициент схемы равен единице: К_СХ
= 1.

Выводы:

1. Схема полной
   звезды реагирует на все виды замыканий.

2. Схема
   применяется для включения защиты от
   всех видов однофазных и междуфазных
   к.з.

3. Схема
   отличается надежностью, так как при
   любом замыкании срабатывают по крайней
   мере два реле.

Схема
соединения трансформаторов тока и
обмоток реле в неполную звезду

ТТ
устанавливаются в двух фазах (обычно А
и С), вторичные обмотки и обмотки реле
соединяются аналогично схемы полной
звезды.

Рисунок
24 – Схема соединения транс­форматоров
тока и обмоток реле в неполную звезду.

В
нормальном режиме и при трёхфазном к.з.
в реле I
и III
проходят токи соответствующих фаз:

;

,

В
нулевом проводе ток равен их геометрической
сумме:
Фактически
ток в нулевом проводе соответствует
току фазы В,
отсутствующей во вторичной цепи.

В
случае двухфазного к.з.
токи появляются в одном или двух реле
(I
или III)
в зависимости от того, какие фазы
по­вреждены.

Ток
в обратном проводе при двухфазных к.з.
между фазами А
и С,
в которых установлены трансформаторы
тока, равен нулю, т.к.
I_A
= — I_C,
а при замыка­ниях между фазами AB
и ВC
он соответственно равен I_Н.П
= — I_а
и
I_Н.П
= — I_С.

В
случае однофазного к.з.
фаз (А
или С),
в кото­рых установлены трансформаторы
тока, во вторичной обмотке трансформатора
тока и обратном проводе проходит ток
к.з. При замыкании на землю фазы В,
в которой трансформатор тока не
установлен, токи в схеме защиты не
появляются; следовательно, схема
неполной звезды реагирует не на все
случаи однофазного к.з. и
поэтому применяется только для защит,
действующих при между фазных повреждениях.
Рассмотрев поведение защиты при различных
видах замыканий, нетрудно заметить, что
при трехфазном замыкании работают три
реле, при двухфазном — два; при замыкании
фазы В
на
землю защита не работает.

Выводы:

1.
Схема неполной звезды реагирует на все
виды междуфазных замыканий.

2.
Схема достаточно надежна, т.к. при любом
междуфазном замыкании срабатывают, по
крайней мере, два реле.

3.
Для ликвидации однофазных замыканий
требуется дополнительная защита.

4.
используется для подключения защиты
от междуфазных к.з.

Коэффициент
схемы К_СХ
= 1.

Схема
соединения ТТ в треугольник, а обмоток
реле в звезду

Вторичные
обмотки трансформаторов тока, соединенные
после­довательно разноименными
выводами, образуют тре­угольник. Реле,
соединенные в звезду, подключаются к
вершинам этого треугольника. Из
токораспределения на рисунке 25, а) видно,
что в каждом реле проходит ток, равный
геометрической разности токов двух
фаз:

;

;.

Рисунок
25 – Схема соединения
ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду
– а), векторная диаграмма токов – б).

При
симметричной нагрузке и трехфаз­ном
к.з. в каждом
реле проходит линейный ток, в
раз
больший фазных токов и сдвинутый
относи­тельно последних по фазе на
30°

(рисунок
25, б).

В
таблице 3 приведены значения токов при
других видах к.з. в предположении, что
коэффициент трансформации трансформа­торов
тока равен единице (К_Т
= 1).

Таблица 3 – Значения
токов при различных видах к.з.

Таким
образом, схема соединения трансформаторов
тока в тре­угольник обладает следующими
особенностями:

1.
Токи в реле проходят при всех видах
к.з., и, следовательно, защиты по такой
схеме реагируют на все виды к.з.

2.
Отношение тока в реле к фазному току
зависит от вида к.з.

3.
Токи нулевой последовательности не
выходят за пределы треугольника
трансформаторов тока, не имея пути для
замыка­ния через обмотки реле, значит
при к.з. на землю в реле попадают только
токи прямой и обратной последовательностей,
т. е. только часть тока к.з.

В
рассматриваемой схеме ток в реле при
3-х фазных симметричных режимах в
раз больше тока в фазе, поэтому коэффициент
схемыК_СХ
=.

В
соответствии с таблицей 3 коэффициент
схемы при 2-х фазных к.з. для разных реле
соответствует значениям К_СХ
= 2
или 1
, а при однофазных к.з. –
К_СХ
= 1или
0.

Описанная
выше схема применяется в основном для
дифферен­циальных и дистанционных
защит

Схема
соединения двух ТТ и одного реле,
включённого на разность токов двух фаз.

ТТ
устанавливаются в 2-х фазах (обычно А
и С),
их вторичные обмотки соединяются
разноимёнными зажимами, к которым
параллельно подключается токовое реле.
В некоторой литературе эту схему называют
схемой неполного
треугольника.

Рисунок
26 – Схема
соединения двух ТТ и одного реле,
включённого на разность токов двух фаз.

В
рассматриваемой схеме ток в реле равен
геометрической сумме токов двух фаз, в
которых установлены ТТ:

,
где
,

.

При
симметричной нагрузке и в режиме 3-х
фазного к.з. ток в реле I⁽³⁾_Р
=
I_Ф
и
К⁽³⁾_СХ
=.

При
2-х фазных к.з.
между фазами,
в которых установлены ТТ
(А и
С)
в реле будет протекать двойной ток, т.к.
в этом случае I_A
= — I_C,
и следовательно I⁽²⁾_Р
= 2 I_Ф
и К⁽²⁾_СХ.АС
= 2.

При
замыканиях между фазами АВ
или ВС
в реле поступает только ток той фазы, в
которой установлен ТТ
(I_а
или I_с),
поэтому I⁽²⁾_Р
= I_Ф
и К⁽²⁾_СХ.АВ
= 1,
К⁽²⁾_СХ.ВС
= 1.

При
1 фазных к.з.
на фазах, в которых установлены ТТ
в реле
появляется фазный ток, при этом К⁽¹⁾_СХ.
= 1,
а при 1ф. к.з. на фазе, в которой ТТ не
устанавливается (В)
ток в реле будет отсутствовать и К⁽¹⁾_СХ.
= 0.

Анализ
поведения схемы при различных повреждениях
показывает, что такое соединение
позволяет выполнить защиту от всех
видов междуфазных замыканий. Схема
отличается экономичностью, но в то же
время обладает сравнительно невысокой
надежностью — отказ реле ведет к отказу
защиты.

Защита,
выполненная по этой схеме, имеет разную
чувствительность к различным видам
междуфазных замыканий Наименьший ток
Iр,
и поэтому наихудшая чувствительность,
бу­дет при к.з. между двумя фазами (АВ
и ВС),
из которых одна фаза (В)
не имеет трансформатора тока. Данная
схема имеет худшую чувствительность
при к.з. между АВ
и ВС
по сравнению со схемой полной и двухфазной
звезды.

В
случае однофазных к.з. на фазе, не имеющей
трансформато­ров тока, ток в реле
равен нулю, поэтому схема с включе­нием
на разность токов двух фаз не может
использоваться в ка­честве защиты от
однофазных к.з.

Рассматриваемая
схема может применяться только для
за­щиты от междуфазных к.з. в тех
случаях, когда она обеспечивает
необходимую чувствительность при
двухфазных к.з.

Схема соединения
ТТ в фильтр токов нулевой последовательности

ТТ
устанавливаются во всех фазах, а
одноимённые зажимы их вторичных обмоток
соединяются параллельно и к ним
подключается обмотка реле (рисунок 27).

Рисунок
27 – Схема соединения трансформаторов
тока в фильтр токов нулевой последовательности

В рассматриваемой
схеме ток в реле равен геометрической
сумме вторичных токов трёх фаз:

;

Ток
в реле появляется только в режимах 1ф.
к.з. и 2-х фазных к.з. на землю, так как
только в этих режимах появляется ток
нулевой последовательности.

В
режимах симметричной нагрузки и
междуфазных к.з.
без земли сумма первичных и вторичных
токов трёх фаз равна нулю и реле не
действует.

Однако,
в этих режимах из-за погрешностей ТТ
в реле появляется ток
небаланса I_н.б.,
который необходимо учитывать при
применении схемы.

Рассматриваемую
схему часто
называют
трёхтрансформаторным
фильтром токов I₀
и применяют для защит от однофазных и
2-х фазных к.з. на землю.

В
режимах 2-х фазных к.з. за трансформаторами
с соединением обмоток /
и /
и при 1 фазных к.з. за трансформаторами
с соединением обмоток /
различные схемы соединений ТТ
и реле работают не одинаково.

Распределение
токов к.з. в фазах линии при перечисленных
к.з. за трансформаторами характеризуется
тем, что токи проходят во всех фазах,
причем в одной из фаз ток в 2 раза больше,
чем в двух других, и сдвинут по отношению
к ним по фазе на 180⁰.
На рисунке 26 в виде примера приведён
случай 2-х фазного к.з. между фазами А
и В
за силовым трансформатором /-11
с
n_Т
=
1.

Рисунок
28 – Замыкание между двумя фазами за
трансформатором с соединением обмоток
/-11.

Защита
по схеме полной звезды
реагирует всегда на больший из токов,
проходящий по одному из трёх реле.

Защита
по схеме неполной звезды
может оказаться в фазах с меньшими
токами, поэтому она будет
иметь в 2
раза меньшую
чувствительность.

Защита
по схеме неполного треугольника
вообще не
будет работать,
т.к. ток в ней окажется равным нулю.

Исходя
из вышеизложенного, в распределительных
сетях напряжением до 35
кВ широкое
применение получили защиты от междуфазных
к.з. со схемой неполной звезды. Некоторые
её недостатки по сравнению со схемой
полной звезды – в 2
раза меньшая чувствительность при
двухфазных к.з. за трансформаторами /
и /
и однофазных к.з. за трансформаторами
/
с заземлённой нейтралью могут быть
устранены включением в обратный провод
третьего реле тока. Ток в этом реле будет
равен:

;

Ток
I_р
равен
току третьей фазы (где отсутствует ТТ)
и эта схема работает как схема полной
звезды.

Схема
неполного треугольника по сравнению
со схемой неполной звезды имеет ряд
недостатков:

– непригодна
в качестве резервной защиты от двухфазных
и однофазных к.з. за трансформаторами;

– имеет
пониженную чувствительность для МТЗ
при двухфазных к.з. между фазами, в одной
из которых отсутствует ТТ.

Схема
полной звезды
является наиболее дорогой и не нашла
широкого использования, т.к. требует
установки 3-х ТТ.

Схема
полного треугольника
используется только на понижающих
трансформаторах с глухозаземлёнными
нейтралями.

Нагрузка
трансформаторов тока

Выше
отмечалось, что погрешность трансформатора
тока за­висит
от величины его нагрузки. Сопротивление
нагрузки трансформатора тока равно:

,

где
U₂

и
I₂
— напряжение и ток вторичной обмотки
ТТ.

Чтобы
определить Z_Н,
нужно
вычислить напряжение U₂,
рав­ное
падению напряжения в сопротивлении
нагрузки Z_Н
от про­ходящего
в нем тока I_Н.

Сопротивление
нагрузки состоит из сопротивления
проводов r_п
и сопротивления реле Z_Р,
которые
для упрощения суммируются арифметически:
Z_Н
= r_п
+
Z_Р.

Величина
U₂
=
I₂Z_Р
зависит
от схемы соединения трансформаторов
тока, величины нагрузки Z_Н,
вида к.з. и сочетания повреждённых фаз.

Для
схемы полной звезды
при трёх и двухфазных к.з.U₂
равно падению напряжения в нагрузке
фазы, т.е.
U₂
=
I₂
(r_п
+
Z_Р),
поэтому

;

При
однофазном к.з. U₂
равно
падению напряжения в сопротивлении
петли «фаза – нуль» и в сопротивлении
реле в фазе Z_Р.Ф.и
нулевом проводе Z_Р.0:

;

В
схеме неполной
звезды
максимальная нагрузка на трансформаторы
тока имеет место при двухфазных к.з.
между фазой, имеющей ТТ
и фазой, не
имеющей его и равна Z_Н
= 2r_п
+
Z_Р.

При
включении ТТ
на
разность токов двух фаз
максимальная
нагрузка на трансформаторы тока имеет
место при двухфазных к.з. между
фазами, имеющими трансформаторы тока
и составляет:

;

В
схеме треугольника
трансформаторы тока имеют наибольшую
нагрузку, равную как при 3-х, так и при
2-х фазных к.з.
Z_Н
= 3(r_п
+
Z_Р).

Для
уменьшения нагрузки на ТТ
применяют последовательное включёние
вторичных обмоток трансформаторов
тока. При этом нагрузка распределяется
поровну (уменьшается в два раза). Ток в
цепи, равный I₂=I₁/n_Т
остается неизменным, а напряжение,
приходящееся на каждый ТТ
составляет I₂Z_Н/2.

Выбор
трансформаторов тока

Выбор
трансформаторов тока для релейной
защиты выполняется по следующему
алгоритму:

1. Определяется
   рабочий ток защищаемого объекта I
   _раб.

2. По
   найденному значению тока и номинальному
   напряжению выбирается трансформатор
   тока.

3. Определяется
   максимально возможное значение тока
   повреждения защищаемого объекта I
   _{к.макс..}

4. Рассчитывается
   кратность тока короткого замыкания
   как отношение

,

где
I_1.ном
–
номинальный первичный ток ТТ.

5.
Зная кратность К,
по кривой 10%-й погрешности определяется
допустимая нагрузка Z_Н.
доп для
выбранного трансформатора тока.

6. Учитывая
   схему соединения ТТ, рассчитывается
   фактическая нагрузка трансформаторов
   тока Z_Н.факт.
   
   и сравнивается с допустимой Z_{Н.
   доп.}

7.
Если Z_Н.факт
≤
Z_Н.
доп считается,
что трансформатор тока удовлетворяет
требованиям точности и его можно
использовать для данной схемы защиты.
Если Z_Н.факт
>
Z_Н.
доп,
то необходимо принять меры
для уменьшения нагрузки.
В качестве таких мер можно назвать
следующие:

—
выбор трансформатора тока с увеличенным
значением коэффициента трансформации;

— увеличение сечения
контрольного кабеля;

—
использование вместо одного трансформатора
тока группу трансформаторов, соединенных
последовательно.

Нормальным
режимом работы для ТТ
является режим короткого замыкания, в
котором погрешности ТТ
имеют
наименьшие значения.

Работа
трансформатора тока с разомкнутой
вторичной обмоткой недопустима, т. к. в
этом случае отсутствует размагничивающий
поток в сердечнике ТТ,
что приводит к его насыщению, резкому
росту тока намагничивания и, как
следствие, недопустимому нагреву
трансформатора и разрушению изоляции.
Раскорачивание вторичной обмотки ТТ
при наличии тока в первичной приводит
к перенапряжению во вторичных цепях и
пробою изоляции.

Основы трансформатора тока

и трансформатор тока

Трансформатор тока ( C.T. ) — это тип «измерительного трансформатора», который предназначен для выработки переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален току, измеряемому в первичной обмотке. Трансформаторы тока снижают токи высокого напряжения до гораздо меньшего значения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока, с помощью стандартного амперметра.Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от принципа действия обычного трансформатора напряжения.

Типовой трансформатор тока

В отличие от трансформатора напряжения или мощности, рассмотренного ранее, трансформатор тока состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может быть либо с одним плоским витком, либо с катушкой из сверхпрочного провода, намотанной вокруг сердечника, либо просто проводником или шиной, проходящей через центральное отверстие, как показано.

Из-за этого типа устройства трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, у которой никогда не бывает более нескольких витков, соединена последовательно с токонесущим проводником, питающим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, так что создаваемая плотность магнитного потока мала при использовании провода с гораздо меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, насколько ток должен быть понижен, когда он пытается вывести постоянный ток, независимо от подключенного нагрузка.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо на короткое замыкание в виде амперметра, либо на резистивную нагрузку до тех пор, пока напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а управляется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно составляет 1 ампер или 5 ампер для больших номинальных значений первичного тока.

Существует три основных типа трансформаторов тока: обмотка , тороидальный и бар .

• Трансформатор тока с обмоткой — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
• Тороидальный трансформатор тока — не содержат первичной обмотки.Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», который позволяет его открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

Трансформатор тока стержневого типа

• — этот тип трансформатора тока использует фактический кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

Трансформаторы тока могут снижать или понижать уровни тока с тысяч ампер до стандартного выходного сигнала с известным коэффициентом до 5 или 1 ампер для нормальной работы. Таким образом, с трансформаторами тока можно использовать небольшие и точные приборы и устройства управления, поскольку они изолированы от любых высоковольтных линий электропередач. Существует множество измерительных приложений и применений для трансформаторов тока, таких как ваттметры, измерители коэффициента мощности, ватт-часы, защитные реле или в качестве катушек отключения в магнитных выключателях или автоматических выключателях.

Трансформатор тока

Обычно трансформаторы тока и амперметры используются вместе как согласованная пара, в которой конструкция трансформатора тока такова, что обеспечивает максимальный вторичный ток, соответствующий полному отклонению амперметра. В большинстве трансформаторов тока существует приблизительное обратное соотношение витков между двумя токами в первичной и вторичной обмотках. Вот почему калибровка ТТ обычно выполняется для определенного типа амперметра.

Большинство трансформаторов тока имеют стандартный номинальный ток вторичной обмотки 5 ампер, при этом первичный и вторичный токи выражаются в виде отношения, например 100/5. Это означает, что первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, во вторичной обмотке протекает ток 5 ампер. Трансформатор тока, скажем, 500/5, будет производить 5 ампер во вторичной обмотке и 500 ампер в первичном проводе, что в 100 раз больше.

Увеличивая количество вторичных обмоток, Ns, вторичный ток может быть намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи, потому что по мере увеличения Ns Is уменьшается на пропорциональную величину.Другими словами, количество витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратной пропорцией.

Трансформатор тока, как и любой другой трансформатор, должен удовлетворять уравнению ампер-виток, и из нашего руководства по трансформаторам напряжения с двойной обмоткой мы знаем, что это отношение витков равно:

откуда получаем:

Коэффициент тока устанавливает коэффициент витков, и, поскольку первичная обмотка обычно состоит из одного или двух витков, в то время как вторичная обмотка может иметь несколько сотен витков, соотношение между первичной и вторичной обмотками может быть довольно большим.Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100 А. Вторичная обмотка имеет стандартный номинал 5А. Тогда соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100 А к 5 А, или 20: 1. Другими словами, первичный ток в 20 раз больше вторичного.

Следует отметить, однако, что трансформатор тока номиналом 100/5 не то же самое, что трансформатор тока номиналом 20/1 или делениями 100/5. Это связано с тем, что соотношение 100/5 выражает «номинальный входной / выходной ток», а не фактическое соотношение первичного и вторичного токов.Также обратите внимание, что количество витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратной пропорцией.

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения витков первичной обмотки через окно ТТ, где один виток первичной обмотки равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводят к изменению электрического коэффициента.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300 / 5А, можно преобразовать в другой, равный 150 / 5А или даже 100 / 5А, пропустив основной первичный проводник через его внутреннее окно два или три раза, как показано.Это позволяет трансформатору тока с более высоким значением обеспечивать максимальный выходной ток для амперметра при использовании в линиях первичного тока меньшей мощности.

Коэффициент трансформации первичной обмотки трансформатора тока

Трансформатор тока Пример №1

Стержневой трансформатор тока, имеющий 1 виток на первичной обмотке и 160 витков на вторичной обмотке, должен использоваться со стандартным диапазоном амперметров с внутренним сопротивлением 0,2 Ом. Амперметр должен обеспечивать отклонение на полную шкалу, когда первичный ток составляет 800 ампер.Рассчитайте максимальный вторичный ток и вторичное напряжение на амперметре.

Вторичный ток:

Напряжение на амперметре:

Выше видно, что, поскольку вторичная обмотка трансформатора тока подключена к амперметру, который имеет очень маленькое сопротивление, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 В при полном первичном токе.

Однако, если амперметр был удален, вторичная обмотка фактически размыкается, и, таким образом, трансформатор действует как повышающий трансформатор.Частично это связано с очень большим увеличением намагничивающего потока во вторичном сердечнике, поскольку реактивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки влияет на вторичное индуцированное напряжение, поскольку во вторичной обмотке отсутствует противодействующий ток, предотвращающий это.

В результате во вторичной обмотке индуцируется очень высокое напряжение, равное отношению: Vp (Ns / Np), развиваемое во вторичной обмотке. Так, например, предположим, что наш трансформатор тока, указанный выше, используется на трехфазной линии электропередачи на 480 вольт на землю.Следовательно:

Это высокое напряжение связано с тем, что соотношение вольт на виток практически постоянно в первичной и вторичной обмотках, и, поскольку Vs = Ns * Vp, значения Ns и Vp являются высокими значениями, поэтому Vs чрезвычайно велико.

По этой причине трансформатор тока никогда не должен оставаться разомкнутым или работать без нагрузки, когда через него протекает основной первичный ток, так же как трансформатор напряжения никогда не должен работать в режиме короткого замыкания. Если необходимо снять амперметр (или нагрузку), сначала следует замкнуть клеммы вторичной обмотки, чтобы исключить риск поражения электрическим током.

Это высокое напряжение возникает из-за того, что, когда вторичная обмотка разомкнута, железный сердечник трансформатора работает с высокой степенью насыщения, и ничто не может его остановить, он производит аномально высокое вторичное напряжение, и в нашем простом примере выше это было рассчитано на 76,8кВ !. Это высокое вторичное напряжение может повредить изоляцию или вызвать поражение электрическим током при случайном прикосновении к клеммам трансформатора тока.

Переносные трансформаторы тока

Сейчас доступно множество специализированных типов трансформаторов тока.Популярный и портативный тип, который можно использовать для измерения нагрузки цепи, называется «клещами», как показано на рисунке.

Токоизмерительные клещи открываются и закрываются вокруг проводника с током и измеряют его ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое измерение, обычно на цифровом дисплее, без отключения или размыкания цепи.

Помимо ручных зажимов CT, доступны трансформаторы тока с разъемным сердечником, у которых один конец съемный, так что провод нагрузки или сборную шину не нужно отсоединять для их установки.Они доступны для измерения токов от 100 до 5000 ампер с размером квадратного окна от 1 дюйма до более 12 дюймов (от 25 до 300 мм).

Подводя итог, можно сказать, что трансформатор тока (CT) — это тип измерительного трансформатора, используемый для преобразования первичного тока во вторичный ток через магнитную среду. Его вторичная обмотка затем обеспечивает значительно пониженный ток, который можно использовать для обнаружения условий перегрузки по току, минимального тока, пикового или среднего тока.

Первичная обмотка трансформатора тока

A всегда соединена последовательно с главным проводником, поэтому она также называется последовательным трансформатором.Номинальный вторичный ток составляет 1 А или 5 А для простоты измерения. Конструкция может состоять из одного первичного витка, как в тороидальном, кольцевом или стержневом типах, или с несколькими витками первичной обмотки, обычно для низких отношений тока.

Трансформаторы тока предназначены для использования в качестве устройств пропорционального регулирования тока. Следовательно, вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна работать в разомкнутой цепи, так же как трансформатор напряжения никогда не должен работать в режиме короткого замыкания.

Очень высокое напряжение будет результатом разомкнутой цепи вторичной цепи трансформатора тока под напряжением, поэтому их клеммы должны быть закорочены, если амперметр должен быть удален или когда ТТ не используется, перед подачей питания на систему.

В следующем уроке о трансформаторах мы рассмотрим, что происходит, когда мы соединяем вместе три отдельных трансформатора по схеме звезды или треугольника, чтобы получить более мощный силовой трансформатор, называемый трехфазным трансформатором , который используется для питания трехфазных источников питания.

Изучение применения трансформаторов тока | Силовая электроника

Трансформаторы тока могут выполнять управление цепями, измерять ток для измерения и управления мощностью, а также выполнять функции защиты и ограничения тока.Они также могут вызывать события в цепи, когда контролируемый ток достигает заданного уровня. Мониторинг тока необходим на частотах от линии электропередачи 50/60 Гц до более высоких частот импульсных трансформаторов, которые могут достигать сотен килогерц.

Задача трансформаторов тока состоит в том, чтобы думать о преобразовании тока, а не о соотношениях напряжений. Коэффициенты тока обратно пропорциональны отношениям напряжений. О трансформаторах следует помнить, что P _из = (P _в — потери мощности трансформатора).Имея это в виду, давайте предположим, что у нас есть идеальный трансформатор без потерь, в котором P _{на выходе} = P _на . Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, этот продукт должен быть таким же на выходе, как и на входе. Это означает, что повышающий трансформатор 1:10 с повышенным в 10 раз напряжением приводит к уменьшению выходного тока в 10 раз. Именно это происходит с трансформатором тока. Если трансформатор имел однооборотную первичную и десять витков вторичной обмоток, каждый ампер в первичной обмотке дает 0.1А во вторичной обмотке или коэффициент тока 10: 1. Это в точности обратное соотношению напряжений — сохранение произведения вольт, умноженного на ток.

Как мы можем использовать этот преобразователь и знания для производства чего-то полезного? Обычно инженер хочет создать выходной сигнал на вторичной обмотке, пропорциональный первичному току. Довольно часто этот выход выражается в вольтах на один ампер первичного тока. Устройство, которое контролирует это выходное напряжение, может быть откалибровано для получения желаемых результатов, когда напряжение достигает заданного уровня.

Нагрузочный резистор, подключенный к вторичной обмотке, создает выходное напряжение, пропорциональное величине резистора, в зависимости от величины тока, протекающего через него. С нашим трансформатором с соотношением витков 1:10, который обеспечивает соотношение по току 10: 1, нагрузочный резистор может быть выбран для получения желаемого напряжения. Если 1А на первичной обмотке дает 0,1А на вторичной, то по закону Ома, 0,1-кратное увеличение нагрузочного резистора приведет к выходному напряжению на ампер.

Многие трансформаторы напряжения имеют регулируемые коэффициенты, которые обеспечивают желаемое выходное напряжение и компенсируют потери.Коэффициент поворотов или фактические повороты не являются главной заботой конечного пользователя. Только выходное напряжение и, возможно, регулировка и другие параметры потерь могут иметь значение. При использовании трансформаторов тока пользователь должен знать коэффициент тока, чтобы использовать трансформатор. Знание количества усилителей на выходе является основой для использования трансформатора тока. Довольно часто конечные пользователи подключают к первичной обмотке провод через центр трансформатора. Они должны знать, что такое вторичные витки, чтобы определить, каким будет их выходной ток.Как правило, в каталогах витки трансформаторов указаны в качестве технических характеристик для использования.

Обладая этими знаниями, пользователь может выбрать нагрузочный резистор для получения желаемого выходного напряжения. Выходной ток 0,1 А для первичной обмотки 1 А на трансформаторе с соотношением витков 1:10 будет производить 0,1 В / А на нагрузочном резисторе 1 Ом, 1 В на ампер на нагрузке 10 Ом и 10 В на ампер на нагрузочном резисторе 100 Ом.

Рис. 1 показывает идеальный коэффициент трансформации.В этом анализе вторичное сопротивление постоянному току (R _DCR ) не учитывается. При рассмотрении вторичного тока только фактический ток влияет на V. От того, насколько хорошо этот ток может быть определен, зависит точность прогноза V. Сопротивление вторичному постоянному току лучше всего анализировать, отражая его в первичную с помощью R _DCR / N ² .

При выборе нагрузочного резистора инженер может создать любое выходное напряжение на ампер, если оно не насыщает сердечник.Уровень насыщения сердечника является важным фактором при выборе трансформаторов тока. Максимальное произведение вольт-микросекунды указывает, с чем сердечник может работать без насыщения. Нагрузочный резистор является одним из факторов, регулирующих выходное напряжение. Существует ограничение на количество напряжения, которое может быть достигнуто на данной частоте. Поскольку частота = 1 / период цикла, если частота слишком низкая (период цикла слишком длинный), так что произведение напряжение-время превышает магнитную емкость сердечника, произойдет насыщение.Поток, который существует в сердечнике, пропорционален периоду напряжения, умноженному на цикл. Большинство спецификаций обеспечивают максимальное значение продукта вольт-микросекунды, которое трансформатор тока может обеспечить через нагрузочный резистор. Превышение этого напряжения с помощью слишком большого нагрузочного резистора приведет к насыщению трансформатора и ограничению напряжения.

Что произойдет, если нагрузочный резистор отключен или размыкается во время работы? Выходное напряжение будет расти, пытаясь создать ток, пока не достигнет напряжения насыщения катушки на этой частоте.В этот момент напряжение перестанет расти, и трансформатор не добавит дополнительного сопротивления к управляющему току. Следовательно, без нагрузочного резистора выходное напряжение трансформатора тока будет его напряжением насыщения на рабочей частоте.

В трансформаторе тока есть факторы, влияющие на эффективность. Для полной точности выходной ток должен быть равен входному току, деленному на коэффициент трансформации. К сожалению, не весь ток передается. Часть тока не преобразуется во вторичную обмотку, а вместо этого шунтируется индуктивностью трансформатора и сопротивлением потерь в сердечнике.Как правило, индуктивность трансформатора составляет большую часть токового шунтирования, уменьшающего выходной ток. Вот почему важно использовать сердечник с высокой магнитной проницаемостью, чтобы достичь максимальной индуктивности и минимизировать ток индуктивности. Для получения ожидаемого вторичного тока и ожидаемой точности необходимо поддерживать точное соотношение витков. Рис. 2 показывает, что преобразованный ток меньше входного на:

I _{ПРЕОБРАЗОВАННЫЙ} = I _ВХОД -I _CORE -jI _MAG (1)

Как насчет влияния трансформатора на ток, который он контролирует? Здесь на сцену выходит термин «бремя».Любой измерительный прибор изменяет схему, в которой он измеряет. Например, подключение вольтметра к цепи вызывает изменение напряжения по сравнению с тем, которое было до подключения счетчика. Каким бы незначительным ни был этот эффект, напряжение, которое вы читаете, не является напряжением, существовавшим до подключения измерителя. То же самое и с трансформатором тока. Нагрузочный резистор на вторичной обмотке отражается к первичной обмотке посредством (1 / N ² ), который обеспечивает сопротивление последовательно с током на первичной обмотке.Обычно это имеет минимальный эффект и обычно важно только тогда, когда вас беспокоит ток, который будет существовать, когда трансформатор отсутствует в цепи, например, когда он используется в качестве временного измерительного устройства.

Обратите внимание на четыре составляющих потерь в цепи Рис. 2 . Сопротивление первичного контура (PRI _DCR ), сопротивление потерь в сердечнике (R _CORE ), вторичного DCR (R _DCR ) уменьшено на 1 / N ² , а вторичного нагрузочного резистора R _BURDEN также уменьшается в N ² раз.Это потери, которые влияют на источник тока (I). Сопротивления косвенно влияют на точность трансформатора тока. Их влияние на цепь, которую они контролируют, изменяет ее ток. Сопротивление первичному постоянному току (PRI _dcr ) и вторичное DCR / N ² (R _DCR / N ² ) не влияет на вход I _{, который считывается или влияет на точность фактическое текущее показание. Скорее они изменяют ток по сравнению с тем, каким он был бы, если бы трансформатор тока не был в цепи.За исключением нагрузочного резистора, эти резисторы потерь являются компонентами, которые способствуют потерям в трансформаторе и нагреву.}

Эта потерянная энергия обычно невелика по сравнению с мощностью в цепи, которую он контролирует. Обычно конструкция трансформатора и выбор нагрузочного резистора находятся в пределах максимальной потери энергии, которую может допустить конечный пользователь. Поскольку устройства с батарейным питанием становятся все более популярными, а потребление энергии способствует энергетическому кризису, даже эта мощность может вызывать беспокойство.В этих условиях может потребоваться особое внимание при проектировании к потребляемой мощности.

Трансформаторы тока — эффективный способ измерения тока. Поскольку нагрузочный резистор отражается на первичную обмотку посредством 1 / N ² , сопротивление, наблюдаемое в контролируемой цепи, может быть очень маленьким. Это позволяет создавать большее напряжение на выходе с минимальным влиянием на измеряемую цепь. Более простой и недорогой метод измерения тока — это использовать резистор, подключенный последовательно с током.Однако этот метод можно использовать только тогда, когда потребление энергии имеет второстепенное значение. В связи с более частым использованием устройств с батарейным питанием и преобладающей потребностью в снижении энергопотребления дополнительные расходы на трансформатор тока вскоре могут быть возмещены за счет использования. Кроме того, при большом токе или когда требуется напряжение любой величины, чувствительный резистор будет непрактичным.

Защита трансформатора тока — условия обрыва цепи

W ЧТО ТАКОЕ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА?

Трансформатор тока (CT) используется для измерения тока другой цепи.Трансформаторы тока используются во всем мире для контроля высоковольтных линий в национальных электрических сетях. ТТ предназначен для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального измеряемому току в первичной обмотке. При этом трансформатор тока снижает ток высокого напряжения до более низкого значения и, следовательно, обеспечивает безопасный способ контроля электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока.

Опасности при эксплуатации

Опасности при работе могут возникнуть, если вторичная цепь ТТ остается разомкнутой, в то время как первичная находится под напряжением.Обрыв цепи может произойти непреднамеренно из-за планового технического обслуживания нагрузки или повреждения выводов вторичной цепи. В этих ситуациях могут возникать переходные процессы высокого напряжения и повреждать изоляцию обмотки ТТ; возможно, что сделает его неработоспособным. Кроме того, эти переходные процессы могут вызвать высокие вихревые токи в сердечнике ТТ. Это может отрицательно сказаться на характеристиках намагничивания трансформатора тока и привести к ошибкам в точности измерения.

IEEE C57.13 рекомендует оборудовать устройства ограничения напряжения вторичными обмотками для защиты от опасного напряжения.В нем указано, что устройство ограничения напряжения должно выдерживать обрыв цепи в течение одной минуты без повреждения вторичной цепи. Устройства защиты трансформатора тока (CTPU) Metrosil предлагают такую ​​защиту и, в отличие от других устройств ограничения напряжения, не требуют немедленной замены после выхода из нормального состояния. Они могут оставаться на месте без вмешательства пользователя.

Устройства защиты трансформатора тока

В нормальных рабочих условиях или в условиях неисправности с подключенной нагрузкой варистор подвергается действию приложенного напряжения.Он действует как пассивная нагрузка и потребляет небольшой ток, что предотвращает неточности измерения ТТ. Во время разомкнутой цепи варистор подвергается действию приложенного тока и действует как активная нагрузка. Таким образом, он ограничивает напряжение на клеммах ТТ и предотвращает любые повреждения. Термостатический переключатель управляет термоциклированием внутри Metrosil CTPU, когда ТТ находится в состоянии разомкнутой цепи. Второй термостатический выключатель может быть установлен на пластине радиатора для удаленного контроля.Варисторы Metrosil могут управлять величиной обратной ЭДС, рассеивая накопленную в катушке энергию на соответствующую нагрузку.

CTPU Metrosil может быть выполнен в одно- и трехполюсном исполнении для удобства установки. Все CTPU проходят заводской аудит по ISO9001-2015. CTPU Метросил защищают трансформаторы тока от повреждений в условиях холостого хода. Они не защищают системы реле или трансформаторов тока от перенапряжений, возникающих из-за высоких вторичных токов замыкания. Для защиты релейных систем с высоким импедансом от перенапряжений в условиях неисправности, пожалуйста, обратитесь к нашему проспекту реле Metrosil .Для получения помощи в использовании CTPU Metrosil в сочетании с реле Metrosil для высокоомных релейных систем, пожалуйста, обращайтесь в команду Metrosil .

Корпуса CTPU

Линейка предварительно собранных шкафов CTPU Метросил обеспечивает улучшенную защиту от разрушительного воздействия разомкнутых цепей вторичной стороны. Эти блоки прошли типовые испытания и прошли независимую сертификацию согласно IEC 61439, части 1 и 2, доступны в адаптируемых конфигурациях и гибких вариантах установки.

Почему Метросил?

Варисторы из карбида кремния Metrosil были произведены в отделении высокого напряжения Метрополитен-Виккерс в 1936 году и произведены серийно в 1937 году. В ^{-х гг.} -го века компания Metrovicks была крупной энергетической компанией, которая была известна своим промышленным электрооборудованием. в том числе генераторы, паровые турбины, распределительное устройство, трансформаторы, электроника и тяговое оборудование для железных дорог. Следовательно, резисторы Metrosil были включены в крупные флагманские проекты, проложившие путь к эффективному распределению электроэнергии.По сей день наши резисторы остаются на своих местах в установленных сетях электроснабжения, что вызывает доверие как у крупных OEM-производителей, так и у коммунальных предприятий. По мере развития современной энергетической инфраструктуры мы продолжаем внедрять инновации и специализироваться на подстанциях в глобальном масштабе.

Использование трансформатора в качестве переключателя

Электрический трансформатор — это устройство согласования импеданса. Это общеизвестный факт. Вот интересное приложение, использующее этот факт.

Если вы нагружаете вторичную обмотку трансформатора нулевым (0) Ом (короткое замыкание), полное сопротивление первичной обмотки также равно нулю (0) Ом.И наоборот, если нагрузка на вторичной обмотке трансформатора бесконечна (разомкнутая цепь), полное сопротивление первичной обмотки также будет бесконечным.
Теперь, если вы подключите первичную обмотку трансформатора последовательно с любой нагрузкой к источнику напряжения, вы можете включать и выключать напряжение на нагрузке. Если вы закорачиваете вторичную обмотку, источник напряжения прикладывается непосредственно к нагрузке, поскольку полное сопротивление первичной обмотки трансформатора равно нулю (0) Ом, и все напряжение полностью падает на нагрузку. И, если вы разомкнете вторичную цепь, напряжение источника теперь полностью упадет на бесконечное сопротивление первичной обмотки, и ноль (0) вольт достигнет нагрузки.

К сожалению, электрические трансформаторы не идеальные переключатели из-за неэффективности. Первичная и вторичная обмотки имеют некоторое сопротивление, которое присутствует даже при коротком замыкании вторичной обмотки. Кроме того, для функционирования трансформатора необходимо наличие импеданса возбуждения, который не позволяет сопротивлению первичной обмотки достигать бесконечности, даже когда вторичная обмотка разомкнута.

Но, когда разработчик знает импеданс нагрузки и фактическое сопротивление холостого хода и короткого замыкания трансформатора, он очень часто может использовать это приложение в качестве эффективного переключателя.Хорошим применением такого переключателя может быть ситуация, когда фактическое переключение выполняется в цепи высокого напряжения, но распознавание действия переключения требуется в цепи управления низкого напряжения. Система изоляции трансформатора изолирует высоковольтный выключатель от низковольтного управления.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Давайте поговорим о вашем проекте.

Свяжитесь с нами

Основы трансформаторов тока в силовых цепях (теория и практика)

Ток и напряжение в силовых цепях

Если напряжение или ток в силовой цепи слишком высоки для прямого подключения измерительных приборов или реле, связь осуществляется через трансформаторы.Такие измерительные трансформаторы необходимы для создания уменьшенной копии входной величины с точностью, ожидаемой для конкретного измерения.

Коротко о трансформаторах тока

Это стало возможным благодаря высокому КПД трансформатора. Во время и после больших мгновенных изменений входной величины форма волны может больше не быть синусоидальной, поэтому важны рабочие характеристики измерительных трансформаторов.

Многие системы защиты должны срабатывать во время переходных помех на выходе измерительных трансформаторов после отказа системы.Ошибки на выходе трансформатора могут задержать срабатывание защиты или вызвать ненужные операции.

Следовательно, функционирование таких трансформаторов необходимо проверить аналитически .

Содержание:

1. Простая эквивалентная схема трансформатора тока
2. Подключения трансформатора тока (первичный / вторичный)
   1. Ошибки
      1. Ошибка соотношения тока или соотношения
      2. Ошибка фазы
   2. Общая ошибка
   3. Предел точности Защитные трансформаторы тока
   4. Трансформаторы тока класса PX
   5. Обмотка трансформатора тока
      1. Обмотка первичной обмотки
      2. Втулка или стержень первичного типа
      3. Балансировочные трансформаторы тока
      4. Суммирующие трансформаторы тока
      5. Трансформаторы тока с воздушным зазором
   6. Обмотка Компоновка
      1. ТТ с завышенными размерами
      2. ТТ с противодействием
      3. Линейные трансформаторы тока
   7. Импеданс вторичной обмотки
   8. Номинальный ток вторичной обмотки
   9. Номинальный кратковременный ток
   10. Переходная характеристика тока Трансформатор nt
       1. Переходный процесс первичного тока
       2. Практические условия
   11. Гармоники во время переходного периода
   12. Испытательные обмотки

1.Простая эквивалентная схема трансформатора тока

Трансформатор может быть представлен эквивалентной схемой на Рисунке 1, где все величины относятся ко вторичной обмотке.

Рисунок 1 — Эквивалентная схема трансформатора

Когда трансформатор не имеет отношения 1/1, это состояние может быть представлено путем подачи питания на эквивалентную схему с помощью идеального трансформатора с заданным соотношением, но без потерь.

Трансформаторы напряжения и тока для низких номинальных значений первичного напряжения или тока трудно различить.Для более высоких оценок обычны различия в конструкции. Тем не менее, основные различия между этими устройствами заключаются в способе их включения в цепь питания .

Трансформаторы напряжения во многом похожи на трансформаторы малой мощности, различающиеся только деталями конструкции, которые позволяют регулировать точность передаточного отношения в указанном диапазоне выходных сигналов. Трансформаторы тока имеют первичные обмотки , соединенные последовательно с силовой цепью, а также последовательно с полным сопротивлением системы.

Отклик трансформатора радикально отличается в этих двух режимах работы.

Эта техническая статья объяснит все важные аспекты трансформаторов тока в приложениях измерения и защиты среднего и высокого напряжения.

Вернуться к содержанию ↑

2. Подключения трансформатора тока (первичный / вторичный)

Первичная обмотка трансформатора тока соединена последовательно с силовой цепью, а полное сопротивление по сравнению с силовой цепью незначительно.

Импеданс энергосистемы определяет ток, проходящий через первичную обмотку трансформатора тока. Это состояние можно представить, вставив полное сопротивление нагрузки, указанное через отношение витков, во входное соединение на Рисунке 1 выше.

Этот подход разработан на Рисунке 2 на числовом примере ТТ 300 / 5A , примененного к энергосистеме 11 кВ. Считается, что система имеет номинальный ток (300 А), а ТТ питает нагрузку 10 ВА.

Рисунок 2 — Получение эквивалентной схемы трансформатора тока

Исследование окончательной эквивалентной схемы на Рисунке 2 (c) с учетом типичных значений компонентов позволяет выявить все свойства трансформатора тока.

Можно увидеть, что:

1. На вторичный ток не влияет изменение импеданса нагрузки в значительном диапазоне.
2. Вторичная цепь не должна прерываться, пока первичная обмотка находится под напряжением.Наведенная вторичная ЭДС. в этих условиях достаточно высока, чтобы представлять опасность для жизни и изоляции.
3. Ошибки отношения и фазового угла можно легко вычислить, если известны характеристики намагничивания и полное сопротивление нагрузки.

Вернуться к содержанию ↑

2.1 Ошибки

Общую векторную диаграмму для трансформатора напряжения (щелкните, чтобы увидеть) можно упростить, опустив детали, которые не представляют интереса при измерении тока.Взгляните на рисунок 3.

Ошибки возникают из-за того, что перехватывает нагрузку с помощью возбуждающего импеданса . Это использует небольшую часть входного тока для возбуждения сердечника, уменьшая количество, передаваемое нагрузке.

Итак, I _s = I _p — I _e

, где Ie зависит от Z _e , импеданса возбуждения и вторичной э.д.с. E _s , определяется уравнением:

E _s = I _s (Z _s + Z _b ) ,

где:

• Z _s = собственное сопротивление вторичной обмотки, которое обычно можно принять за резистивную составляющую R _s только
• Z _b = полное сопротивление нагрузки

Рисунок 3 — Векторная диаграмма трансформатора тока (относительно вторичной обмотки)

Вернуться к содержанию ↑

2.1.1 Ошибка тока или соотношения

Это разница в величине между I _p и I _s и равна I _r , компонент I _e , который находится в фазе с I _s .

Вернуться к содержанию ↑

2.1.2 Ошибка фазы

Это представлено как I _q , компонент I _e в квадратуре с I _{s s s} и приводит к ошибке фазы Φ .

Значения текущей ошибки и фазовой ошибки зависят от сдвига фаз между I _s и I _e , но ни текущая, ни фазовая ошибка не может превышать векторную ошибку I _e . При умеренно индуктивной нагрузке, в результате чего I _s и I _e приблизительно совпадают по фазе, фазовая ошибка мала, и возбуждающий компонент почти полностью проявляется в ошибке соотношения.

Для компенсации этого часто используется уменьшение вторичной обмотки на один или два витка.

Например, в ТТ, соответствующем рисунку 2, наихудшая погрешность из-за использования индуктивной нагрузки номинального значения будет около 1,2%. Если номинальное отношение витков составляет 2: 120 , удаление одного вторичного витка увеличит выход на 0,83% , в результате чего общая ошибка тока составит -0,37% .

При более низком значении нагрузки или другом коэффициенте мощности нагрузки ошибка изменится в положительном направлении до максимального значения +0.7% без нагрузки; реактивное сопротивление утечки вторичной обмотки считается незначительным.

Никакая соответствующая коррекция не может быть сделана для фазовой ошибки, но следует отметить, что фазовая ошибка мала для умеренно реактивных нагрузок.

Вернуться к содержанию ↑

2.2 Общая ошибка

Это определено в IEC 61869 1 и 2 как среднеквадратичное значение. значение разницы между идеальным вторичным током и фактическим вторичным током.Он включает погрешности по току и фазе, а также влияние гармоник в возбуждающем токе.

Класс точности измерительных трансформаторов тока показан в Таблице 1 и Таблице 2.

Таблица 1 — Пределы погрешности ТТ для классов точности от 0,1 до 1,0

0 .1

906 29

Таблица 2 — Пределы погрешности ТТ для классов точности 3 и 5

Класс точности

+/- погрешность тока (отношения),%
50	120
3		3	3
5		5	5	5	5	5 к оглавлению ↑ 2.3 Предел точности тока защиты Трансформаторы тока Защитное оборудование предназначено для реагирования на условия неисправности, и по этой причине оно должно работать при значениях тока, превышающих нормальный номинал. Трансформаторы тока с классом защиты должны сохранять разумную точность вплоть до наибольшего соответствующего тока. Это значение известно как « предельный ток точности » и может быть выражено в первичных или эквивалентных вторичных терминах. Отношение тока ограничения точности к номинальному току известно как «коэффициент ограничения точности ».Класс точности трансформаторов тока защиты показан в таблице 3. Таблица 3 — Пределы погрешности защитного ТТ для классов 5P и 10P Класс Погрешность по току при номинальном первичном токе (%) Сдвиг фаз при номинальном токе (минут) Суммарная погрешность при пределе номинальной точности первичный ток (%) 5P +/- 1 +/- 60 5 10P +/- 3 — 10 Стандартные предельные коэффициенты точности: 5, 10, 15, 20 и 30 Несмотря на то, что нагрузка на ТТ защиты составляет всего несколько ВА при номинальном токе, потребляемая мощность трансформатора тока может быть значительной при высоком предельном коэффициенте точности.Например, при предельном коэффициенте точности 30 и нагрузке 10 ВА от трансформатора тока может потребоваться подача 9000 ВА во вторичную цепь. В качестве альтернативы тот же ТТ может подвергаться высокой нагрузке. Для максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю с элементами с аналогичным потреблением ВА при настройке, элемент защиты от замыкания на землю электромеханического реле, установленный на 10%, будет иметь полное сопротивление в 100 раз больше, чем элементы максимальной токовой защиты, настроенные на 100%. Хотя насыщение релейных элементов несколько изменяет этот аспект вопроса, элемент замыкания на землю представляет собой серьезную нагрузку, и в этом случае ТТ, вероятно, будет иметь значительную ошибку соотношения.Поэтому применение компенсации витков к таким трансформаторам тока не имеет большого смысла. Обычно проще намотать трансформатор тока с витками, соответствующими номинальному передаточному числу. Трансформаторы тока часто используются для двойного режима измерения и защиты . Затем они должны быть классифицированы в соответствии с классом, выбранным из Таблицы 1, Таблицы 2 и Таблицы 3. Применяемая нагрузка составляет , общая нагрузка на приборы и реле . Компенсация витков вполне может потребоваться для достижения характеристик измерения.Номинальные значения измерений выражаются в единицах номинальной нагрузки и класса, например 15 ВА Класс 0,5 . Степени защиты выражаются в виде номинальной нагрузки, класса и предельного коэффициента точности, например 10 ВА, класс 10P10 . Вернуться к содержанию ↑ 2.4 Трансформаторы тока класса PX Классификация, приведенная в таблице 3, используется только для защиты от перегрузки по току. Класс PX — это определение в МЭК 61869 для квазипереходных трансформаторов тока, ранее подпадающих под класс X стандарта BS 7626, обычно используемых в схемах защиты устройств. В спецификациях дано руководство по применению трансформаторов тока для защиты от замыканий на землю, но для этого и для большинства других защитных приложений лучше всего относить непосредственно к максимальной полезной ЭДС. это может быть , полученное от CT . В этом контексте «точка перегиба» кривой возбуждения определяется как «точка, в которой происходит дальнейшее увеличение вторичной ЭДС на 10%. потребует увеличения возбуждающего тока на 50% ‘. См. Рисунок 4 ниже. Рисунок 4 — Определение точки перегиба кривой возбуждения Требования к проектированию трансформаторов тока для общих целей защиты часто выражаются в терминах ЭДС точки перегиба, тока возбуждения в точке перегиба (или другой заданной точке) и вторичной обмотки. сопротивление обмотки. Такие трансформаторы тока имеют обозначение Class PX . Вернуться к содержанию ↑ 2.5 Схема обмотки ТТ Используется несколько схем обмотки ТТ.Они описаны в следующих разделах. 2.5.1 Тип обмотки первичной обмотки ТТ этого типа имеет обычные обмотки, образованные из медной проволоки, намотанной вокруг сердечника. Он используется для вспомогательных трансформаторов тока и для многих трансформаторов тока с низким или средним коэффициентом передачи, используемых в распределительных устройствах с номинальным напряжением до 11 кВ. Рисунок 5 — Трансформатор тока с обмоткой в ​​первичной обмотке (трансформатор тока с обмоткой в ​​первичной обмотке с низким коэффициентом полезного действия, подходит для первичных токов от 2,5 до 100 А с выходами 5 А.Для использования с амперметрами, ваттметрами или преобразователями.) Вернуться к содержанию ↑ 2.5.2 Тип втулки или стержня первичной обмотки Многие трансформаторы тока имеют кольцевой сердечник , иногда составленный из кольцевых штамповок , но часто состоит из одной полосы, плотно намотанной в виде закрученной спирали. Распределенная вторичная обмотка образует тороид, который должен занимать весь периметр сердечника, оставляя небольшой зазор между начальным и конечным выводами для изоляции. Такие трансформаторы тока обычно имеют один концентрически размещенный первичный проводник, иногда постоянно встроенный в трансформатор тока и снабженный необходимой первичной изоляцией. В остальных случаях для этой цели используется ввод выключателя или силового трансформатора. При низких номинальных значениях первичного тока может быть трудно получить достаточный выходной сигнал с желаемой точностью. Это связано с тем, что требуется большая секция сердечника , чтобы обеспечить достаточный магнитный поток для индукции вторичной обмотки e.м.ф. в малом количестве витков и потому, что возбуждающие ампер-витки составляют большую часть имеющихся первичных ампер-витков. Эффект особенно заметен, когда диаметр сердечника был увеличен, чтобы соответствовать большим вводам сверхвысокого напряжения. Рисунок 6 — Трансформатор тока первичной обмотки (трансформатор тока с одним первичным витком и встроенным первичным проводником) Вернуться к содержанию ↑ 2.5.3 Трансформаторы тока с балансировкой сердечника Кольцевой тип является наиболее распространенным типом сердечника. трансформатор тока баланса (CBCT).Кабель проходит через центр трансформатора тока и, таким образом, образует первичную обмотку. Базовые трансформаторы тока баланса (CBCT) используются для , обеспечивая защиту от утечки на землю в энергосистеме . Они отличаются от обычных защитных и измерительных трансформаторов тока своими требованиями к рабочим характеристикам. В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью токи утечки на землю малы и, как правило, намного меньше номинальных токов нагрузки. Такие токи утечки на землю не должны существовать в течение длительных периодов времени , поскольку они в конечном итоге вызывают нарушение изоляции на исправных фазах и впоследствии перерастают в межфазные или двухфазные замыкания на землю. Для защиты кабельных цепей и воздушных линий электропередачи с кабельной заделкой обычно используются трансформаторы тока баланса . Обычно достаточно включить контроль изоляции только для индикации появления утечки на землю, но не для отключения. Обслуживающий персонал в таких случаях сможет принять меры по переключению нагрузки на другие фидеры и отключению неисправных цепей для ремонта. Исключением из этого правила являются цепи, которые питают торфяные карьеры, рудники и аналогичные нагрузки, где из соображений безопасности разработана система защиты для отключения цепи в случае возникновения утечки на землю . КЛКТ изготавливаются с одним сердечником и одной вторичной обмоткой. Число витков вторичной обмотки не обязательно должно быть связано с номинальным током кабеля / фидера, поскольку вторичный ток не будет течь при нормальных условиях балансировки. Это позволяет выбрать количество вторичных витков, например t o Оптимизировать эффективный первичный ток срабатывания . Поэтому выбор соотношения должен быть оставлен на усмотрение производителя для получения наилучших возможных результатов. CBCT используются с подходящими реле для защиты от утечки на землю. CBCT охватывает 3 фазы, 3-жильный кабель или 3 одножильных кабеля. Рисунок 7 — Электропроводка ТТ с балансировкой сердечника: Трансформатор балансировки сердечника позволяет напрямую измерять остаточные токи (ток утечки на землю). Присутствие униполярного компонента имеет большое значение для неисправности земли. Этот компонент измеряется с помощью тороидального трансформатора, размещенного вокруг трех фаз + нейтраль или фаза + нейтраль (в соответствии с типом сети) или на соединении с землей. Если нет неисправности, векторная сумма этих токов равна нулю.Этот баланс нарушается при наличии тока утечки на землю. В это время векторная сумма токов больше не равна нулю, и эта разница измеряется тороидом. В нормальных условиях, то есть при отсутствии тока утечки на землю, вторичная обмотка КЛКТ не пропускает ток, так как в сердечнике отсутствует чистый магнитный поток. В случае утечки на землю чистый несимметричный ток создает магнитный поток в сердечнике CBCT, и ток течет через вторичную обмотку, вызывая срабатывание реле.Если параллельно используется более одного трехфазного кабеля, рекомендуется, чтобы отдельный CBCT на каждом кабеле был подключен к общему реле или для каждого CBCT было предусмотрено отдельное реле. Вернуться к содержанию ↑ 2.5.4 Суммирующие трансформаторы тока Суммирующая схема — это обмотка, используемая в измерительном реле или на вспомогательном трансформаторе тока для получения однофазного выходного сигнала , имеющего определенное соотношение ко входу трехфазного тока. Суммирующий трансформатор тока используется, когда токи в нескольких фидерах не нужно измерять по отдельности , а суммировать на одном измерителе или приборе . Суммирующий ТТ состоит из двух или более первичных обмоток , которые подключены к фидерам, подлежащим суммированию, и одной вторичной обмотки, которая питает ток, пропорциональный суммированному первичному току. Типичное соотношение будет 5 + 5 + 5 / 5A , что означает, что три первичных фидера из 5 должны быть суммированы в один счетчик 5A. Рисунок 8 — Суммирующий трансформатор тока Вернуться к содержанию ↑ 2.5.5 Трансформаторы тока с воздушным зазором Это вспомогательные трансформаторы тока, в сердечнике которых имеется небольшой воздушный зазор для создания выходного вторичного напряжения, пропорционального величина тока в первичной обмотке. Иногда называемый «трансформаторы» и «квадратурные трансформаторы тока» , эта форма трансформатора тока использовалась в качестве вспомогательного компонента традиционных схем защиты блока контрольных проводов, в которых выходы в несколько вторичных цепей должны оставаться линейными в течение и пропорциональна самому широкому практическому диапазону входных токов. Рисунок 9 — Трансформатор тока с воздушным зазором Вернуться к содержанию ↑ 2.6 Расположение обмоток ТТ ТТ для измерения линейных токов делятся на три типа. 2.6.1 ТТ с завышенными размерами ТТ с завышенными габаритами способны преобразовывать токи короткого замыкания с полным смещением без искажений . Как следствие, они очень большие. Они подвержены ошибкам из-за остаточного потока, возникающего, например, из-за прерывания сильных токов короткого замыкания. Вернуться к содержанию ↑ 2.6.2 ТТ с защитой от остаточной намагниченности Это разновидность трансформатора тока с завышенными размерами и имеет небольшой зазор в магнитной цепи сердечника, что снижает возможный остаточный поток приблизительно от 90% значения насыщенности до приблизительно 10%. Эти зазоры довольно малы, например, всего 0,12 мм, и поэтому характеристика возбуждения существенно не изменяется их присутствием. Однако результирующее уменьшение возможного остаточного потока сердечника ограничивает любые последующие d.c. отклонение потока в результате асимметрии первичного тока до пределов насыщения сердечника. Таким образом, ошибки преобразования тока значительно уменьшаются по сравнению с ошибками с сердечником без зазоров. Защита от переходных процессов Ток Трансформаторы включены в IEC 61869-2 как типы TPX, TPY и TPZ , и эта спецификация дает хорошее руководство по их применению и использованию. Вернуться к содержанию ↑ 2.6.3 Линейные трансформаторы тока «Линейный» трансформатор тока представляет собой еще более радикальное отличие от обычного трансформатора тока с твердым сердечником, поскольку он включает заметный воздушный зазор , например 7,5-10 мм. Как следует из названия, магнитное поведение стремится к линеаризации за счет включения этого зазора в магнитную цепь. Однако целью введения большего сопротивления в магнитную цепь является , чтобы уменьшить значение намагничивающего реактивного сопротивления .Это, в свою очередь, уменьшает вторичную постоянную времени ТТ, тем самым уменьшая коэффициент превышения размеров, необходимый для точного преобразования. На рисунке 10 показан трансформатор тока для использования в системах высокого напряжения. Рисунок 10 — Высоковольтный трансформатор тока Alstom OSKF 72,5–765 кВ Вернуться к содержанию ↑ 2.7 Импеданс вторичной обмотки Поскольку для обеспечения высоких значений вторичного тока может потребоваться защитный трансформатор тока, сопротивление вторичной обмотки должно быть сделано настолько низким, насколько это возможно.Вторичное реактивное сопротивление утечки также имеет место, особенно в трансформаторах тока с обмоткой первичной обмотки, хотя его точное измерение затруднительно. Нелинейный характер магнитной цепи трансформатора тока затрудняет оценку определенного омического значения, представляющего вторичное реактивное сопротивление рассеяния . Однако обычно считается, что трансформатор тока имеет тип с низким реактивным сопротивлением, при условии, что преобладают следующие 4 условия: Сердечник является кольцевым без стыков (включая сердечники со спиральной намоткой). Вторичные витки по существу равномерно распределены по всей длине магнитопровода. Первичный проводник (и) проходит примерно через центр отверстия сердечника или, если он намотан, примерно равномерно распределяется по всей длине магнитной цепи. Обмотки выравнивания потока, если они соответствуют требованиям конструкции, состоят как минимум из четырех параллельно соединенных катушек, равномерно распределенных по всей длине магнитной цепи, причем каждая катушка занимает один квадрант. В качестве альтернативы, если трансформатор тока не соответствует всем вышеперечисленным требованиям, может быть доказано, что он имеет низкое реактивное сопротивление . В этом случае суммарная погрешность, измеренная принятым способом, в 1,3 раза не превышает погрешность, полученную непосредственно из ВАХ вторичной обмотки. Вернуться к содержанию ↑ 2.8 Номинальный ток вторичной обмотки Выбор номинального тока вторичной обмотки во многом определяется нагрузкой на вторичную обмотку и стандартной практикой пользователя .Стандартные номинальные значения вторичного тока ТТ: 5A и 1A . Нагрузка при номинальном токе, создаваемая цифровыми или цифровыми реле или приборами, в значительной степени не зависит от номинального значения тока. Это связано с тем, что обмотка устройства должна развить заданное количество ампер-витков при номинальном токе, так что фактическое количество витков обратно пропорционально току, а полное сопротивление обмотки изменяется обратно пропорционально квадрату тока. рейтинг. Однако электромеханические или статические реле защиты от замыканий на землю могут иметь нагрузку, которая зависит от используемого отвода тока. Соединительные провода не обладают этим свойством, однако обычно имеют стандартное поперечное сечение независимо от номинала. Если провода длинные, их сопротивление может быть значительным, и результирующая нагрузка изменяется пропорционально квадрату номинального тока. Например, кабельный участок ТТ длиной порядка 200 метров , типичное расстояние для наружного распределительного устройства сверхвысокого напряжения, может иметь сопротивление контура приблизительно 3 Ом. Нагрузка в ВА вывода ТТ, если используется 5А CT , будет 75 ВА , к которой необходимо добавить нагрузку реле (возможно, до 10 ВА для электромеханического реле, но менее 1 ВА для цифрового реле ), что в сумме составляет 85ВА . Такая нагрузка потребовала бы, чтобы трансформатор тока был очень большим и дорогим, особенно если бы также применялся предельный коэффициент высокой точности . При номинальном токе вторичной обмотки трансформатора тока 1 А нагрузка на свинец снижается до 3 ВА, так что при той же нагрузке реле общая сумма становится максимум 13 ВА. Это может быть обеспечено трансформатором тока нормальных размеров, что приводит к экономии в размере, весе и стоимости. Следовательно, современные трансформаторы тока обычно имеют вторичные обмотки номиналом 1 А. Однако, если номинал первичной обмотки высокий, скажем, выше 2000A , можно использовать ТТ с более высоким номиналом вторичной обмотки, чтобы ограничить количество витков вторичной обмотки. В такой ситуации могут использоваться вторичные номиналы 2A, 5A или, в крайнем случае, 20A . Вернуться к содержанию ↑ 2.9 Номинальный кратковременный ток Трансформатор тока перегружен, в то время как в системе протекают токи короткого замыкания, и рассчитан на кратковременный ток. Стандартные времена, в течение которых ТТ должен выдерживать номинальный кратковременный ток (STC), равны 0.25, 0,5, 1,0, 2,0 или 3,0 секунды . ТТ с определенным кратковременным номинальным током / временем выдерживает более низкий ток в течение более длительного времени обратно пропорционально квадрату отношения значений тока. Обратное, однако, не может быть допущено, и значения тока, превышающие номинальное значение STC, недопустимы в течение любой продолжительности, если это не оправдано новым рейтинговым испытанием для подтверждения динамической способности. Вернуться к содержанию ↑ 2.10 Переходный отклик трансформатора тока Когда изучается точность отклика в течение очень коротких интервалов, необходимо изучить, что происходит, когда первичный ток внезапно изменяется. Эффекты являются наиболее важными, и впервые они наблюдались в связи со сбалансированными формами защиты , которые могли срабатывать без необходимости, когда внезапно возникали токи короткого замыкания. Вернуться к содержанию ↑ 2.10.1 Переходный процесс первичного тока Энергосистема, без учета цепей нагрузки, в основном индуктивна, поэтому при коротком замыкании протекающий ток короткого замыкания определяется по формуле: где: E p = пиковая система e.м.ф. R = сопротивление системы L = индуктивность системы β = начальный фазовый угол, определяемый моментом возникновения повреждения α = угол коэффициента мощности системы = tan −1 ωL / R Первый член уравнения 6.1 представляет установившийся переменный ток, а второй — переходную величину, отвечающую за асимметричное смещение формы волны. i p — пиковый ток в установившемся режиме: Максимальный переходный процесс возникает, когда sin (α — β) , и никакие другие условия не нужно проверять.Итак: Когда ток проходит через первичную обмотку трансформатора тока, реакцию можно проверить, заменив трансформатор тока эквивалентной схемой, как показано на рисунке 2 (b). Поскольку «идеальный» трансформатор тока не имеет потерь , он передает всю функцию, и весь дальнейший анализ может быть выполнен в терминах эквивалентных вторичных величин ( i s и I s ). Упрощенное решение можно получить, пренебрегая возбуждающим током ТТ. Поток, развиваемый в индуктивности, получается путем интегрирования приложенной ЭДС. через интервал времени: Для эквивалентной схемы ТТ напряжение — это падение на нагрузочном сопротивлении R b . Интегрируя по очереди для каждого компонента, пиковый поток в установившемся режиме определяется как: Переходный поток определяется как: Следовательно, отношение переходного потока к значению установившегося состояния составляет: где X и R — значения реактивного сопротивления и сопротивления первичной системы.Сердечник ТТ должен переносить оба потока, так что: Термин (1 + X / R) был назван «переходным коэффициентом» (TF) , при этом поток сердечника увеличивается за счет этого коэффициент во время переходного асимметричного текущего периода. Из этого видно, что отношение реактивного сопротивления к сопротивлению энергосистемы является важной характеристикой при изучении поведения реле защиты. В качестве альтернативы L / R — это постоянная времени основной системы T , так что коэффициент переходного процесса TF можно записать: Опять же, fT — постоянная времени, выраженная в цикла а.c. количество T ’, так что: Это последнее выражение особенно полезно при оценке записи тока повреждения, потому что постоянная времени в циклах может быть легко оценена и приводит непосредственно к переходному коэффициенту. Например, постоянная времени системы, равная трем циклам, дает коэффициент переходного процесса , равный (1 + 6π), или 19,85 . То есть, трансформатор тока должен будет обрабатывать почти в двадцать раз больше максимального потока, создаваемого в установившемся режиме. Приведенной выше теории достаточно, чтобы дать общее представление о проблеме. В этом упрощенном варианте обратное напряжение не применяется для размагничивания ТТ, так что поток будет нарастать, как показано на Рисунке 11 . Рисунок 11 — Отклик ТТ с бесконечным импедансом шунта на переходный асимметричный первичный ток Поскольку ТТ требует конечного возбуждающего тока для поддержания потока, он не остается намагниченным (без учета гистерезиса) , и по этой причине Полное представление эффектов может быть получено только путем включения в расчет конечной индуктивности трансформатора тока. Реакция трансформатора тока на переходный асимметричный ток показана на Рисунке 12 ниже. Рисунок 12 — Реакция трансформатора тока на переходный асимметричный ток Let: i s = номинальный вторичный ток i ‘ s = фактический вторичный выходной ток i e = возбуждающий ток , тогда: i s = i e + i ‘ s также: , где также , что дает для переходного периода: где: T = постоянная времени первичной системы L / R T 1 = постоянная времени вторичного контура трансформатора тока L e / R b I 1 = ожидаемый пиковый вторичный ток Вернуться к содержанию ↑ 2.10.2 Практические условия Практические условия отличаются от теории по следующим причинам: Причина № 1 Не учитывалась вторичная утечка или индуктивность нагрузки . Обычно это мало по сравнению с L e , поэтому мало влияет на максимальный переходный поток. Причина № 2 Железные потери не учитывались. Это приводит к уменьшению вторичной постоянной времени, но значение эквивалентного сопротивления может меняться в зависимости от синусоидальной и экспоненциальной составляющих. Следовательно, он не может быть включен в какую-либо линейную теорию и слишком сложен для того, чтобы разработать удовлетворительную трактовку. Причина № 3 Теория основана на линейной характеристике возбуждения. Это верно лишь приблизительно для до точки перегиба кривой возбуждения . Точное решение, учитывающее нелинейность, невозможно. Решения искали путем замены кривой возбуждения несколькими хордами .Затем можно провести линейный анализ протяженности каждого хорды. Вышеупомянутой теории достаточно, чтобы дать хорошее представление о проблеме и позволить решить большинство практических вопросов. Причина № 4 Эффект гистерезиса , кроме потерь, как описано выше в (Причина № 2), не учитывается. Гистерезис делает индуктивность различной для нарастания и затухания потока, так что вторичная постоянная времени является переменной. Кроме того, способность сердечника сохранять «остаточный» поток означает, что значение Φ B , полученное в уравнении выше, следует рассматривать как приращение потока от любого возможного остаточного значения, положительного или отрицательного.Формула была бы разумной при условии, что приложенный переходный ток не вызывает насыщения. Точный расчет магнитного потока и тока возбуждения невозможен. Ценность исследования — объяснить наблюдаемые явления. Асимметричная (или постоянная) составляющая может рассматриваться как нарастающая средний поток за период, соответствующий нескольким циклам синусоидальной составляющей, в течение которого последняя составляющая вызывает колебания магнитного потока около переменного «среднего уровня», установленного бывший.Асимметричный поток перестает увеличиваться, когда возбуждающий ток равен полному асимметричному входному току, поскольку за пределами этой точки выходной ток и, следовательно, падение напряжения на нагрузочном сопротивлении отрицательны. Насыщение заставляет точку равенства между током возбуждения и входным сигналом иметь место при более низком уровне магнитного потока, чем можно было бы ожидать из линейной теории . Когда экспоненциальная составляющая приводит ТТ в состояние насыщения, индуктивность намагничивания уменьшается, вызывая большое увеличение переменной составляющей i e . Полный ток возбуждения во время переходного периода имеет форму, показанную на Рисунке 13, а соответствующие результирующие искажения на выходе вторичного тока из-за насыщения показаны на Рисунке 14. Рисунок 13 — Типичный ток возбуждения ТТ во время переходного процесса асимметричный входной ток Рисунок 14 — Искажение вторичного тока из-за насыщения Наличие остаточного потока изменяет начальную точку переходного скачка потока на характеристике возбуждения. Сохранение одинаковой полярности переходного процесса снижает значение симметричного тока с заданной постоянной времени, которое трансформатор тока может преобразовывать без сильного насыщения.И наоборот, обратная остаточная намагниченность значительно увеличивает способность трансформатора тока преобразовывать переходный ток. Если бы трансформатор тока был линейным ненасыщаемым устройством, рассматриваемым в анализе, синусоидальный ток преобразовывался бы без потери точности. На практике изменение индуктивности возбуждения, вызванное переносом центра размаха потока в другие точки на кривой возбуждения, вызывает ошибку, которая может быть очень большой. Влияние на измерение имеет незначительное значение, , но для защитного оборудования, которое требуется для работы в условиях неисправности, влияние более серьезное . Выходной ток уменьшается во время переходного насыщения, что может препятствовать работе реле, если условия близки к настройке реле. Это не следует путать с повышенным среднеквадратичным значением. значение первичного тока из-за асимметричного переходного процесса, особенность, которая иногда компенсирует ошибку коэффициента увеличения. В случае сбалансированной защиты во время сквозных неисправностей погрешности нескольких трансформаторов тока могут различаться и приводить к несбалансированной величине, вызывая нежелательное срабатывание . Вернуться к содержанию ↑ 2.11 Гармоники во время переходного периода Когда требуется трансформатор тока для развития э.д.с. в установившемся режиме нелинейность импеданса возбуждения вызывает некоторое искажение формы выходного сигнала. Помимо основного тока такая форма волны содержит только нечетных гармоник. Однако, когда ТТ насыщается в одном направлении и одновременно подвергается воздействию небольшого a.c. количество, как и в переходном состоянии, описанном выше, выходной сигнал содержит как нечетные, так и четные гармоники. Обычно гармоники с нижним номером имеют наибольшую амплитуду, а составляющие второй и третьей гармоник могут иметь значительную величину. Это может повлиять на реле, чувствительные к гармоникам. Вернуться к содержанию ↑ 2.12 Испытательные обмотки Часто требуется совместное тестирование трансформаторов тока и оборудования, которое они питают, на месте.Однако может быть трудно пропустить ток подходящего значения через первичные обмотки из-за размера такого тока и во многих случаях из-за того, что доступ к первичным проводникам затруднен. Могут быть предусмотрены дополнительные обмотки для облегчения таких испытаний , и эти обмотки обычно рассчитаны на 10A . Испытательная обмотка неизбежно занимает значительное место, а ТТ стоит дороже. Это следует сопоставить с достигаемым удобством, и часто тесты можно заменить альтернативными процедурами. Вернуться к содержанию ↑ Источники // Руководство по защите и автоматизации сети от (ex) Alstom Grid, теперь General Electric Трансформатор тока баланса ядра от Loreme Трансформатор тока балансировки сердечника от Gilber и Maxwell transformers Проектирование электрических подстанций Джеймс Берк Трансформатор тока: узнайте цель, стоимость и время выполнения заказа Высокоточный трансформатор тока с обмоткой C800 обычно используется для коммерческого учета. Назначение трансформатора тока Реле необходимо знать величину тока — либо для измерения, либо для реализации схем защиты. Трансформатор тока (ТТ) выполняет эту роль, понижая сотни, а иногда и тысячи ампер до (обычно) 5 А, который затем подается на реле. Типичное место для установки ТТ — ввод выключателя или трансформаторный ввод. Это кольцевые трансформаторы тока, которые используют магнитное поле, создаваемое током (протекающим через проходной изолятор), чтобы вызвать ток в его обмотке. Трансформатор тока на выключателе. Изображение предоставлено: FirstEnergy — Огайо Эдисон — вокзал Лиссабона. Для сверхвысокого напряжения автоматические выключатели сконструированы как выключатели под напряжением. Из-за веса и размера трансформаторов тока их нельзя установить непосредственно на корпусе прерывателя. Используются внешние автономные трансформаторы тока. Внешние трансформаторы тока рядом с выключателем бака под напряжением Для коммунальных предприятий важно знать, сколько энергии импортируется или экспортируется на границе обслуживания.ТТ вместе с ПТ устанавливаются прямо там, где линия электропередачи входит в подстанцию, что является точкой разграничения собственности. Трансформатор тока возле тупиковой конструкции, где линия передачи входит в подстанцию. Изображение предоставлено: Western Area Power — подстанция испытательного трека. На изображении ниже показан трансформатор тока, установленный на отрезке шины среднего напряжения. Внешний трансформатор тока, используемый рядом с переключателем До сих пор вы видели автономные и кольцевые трансформаторы тока.Взгляните на стержневой трансформатор тока и пояс Роговского. С точки зрения защиты и управления трансформаторы тока устанавливают зону защиты в энергосистеме. Строка, взятая из одной из электронных книг PEguru, показана ниже. Он показывает, как стратегически выбираются ТТ на выключателе и трансформаторе для реализации защиты линии, защиты трансформатора и защиты выключателя. Реле oneline для кольцевой подстанции. Стоимость трансформатора тока Автономный трансформатор тока 138 кВ: ~ 15000 долларов США / фаза 345 кВ 3000: 5A MR C800 точность CT: ~ 30000 долларов США / фаза Срок поставки трансформатора тока Сверхвысокое напряжение автономное устройство: ~ 1 год Информация о стоимости и сроках выполнения предназначена только для вашего общего ознакомления.Обратитесь к поставщику и сообщите технические характеристики вашего оборудования, чтобы узнать фактические значения. OR Выберите другое основное оборудование OR Попробуйте пройти викторину Поддержите этот блог, поделившись статьей Коммутация и защита трансформатора | T&D World Для коммунальных предприятий надлежащая защита от переходных перенапряжений и перегрузок при высоком напряжении имеет решающее значение для обеспечения максимального срока службы их силовых трансформаторов. Невыполнение этого требования может привести к значительным финансовым последствиям для коммунального предприятия в виде повреждения оборудования и потери доходов из-за длительных отключений потребителей. Коммунальные предприятия сталкиваются с устаревшей инфраструктурой и быстрым ростом коммерческой и жилой недвижимости. Это часто приводит к замене существующего защитного оборудования для удовлетворения повышенных требований к уровню неисправности, а также к добавлению нового оборудования для удовлетворения роста системы. Недорогое устройство защиты трансформатора первичной стороны может быть полезным, обеспечивая надежное трехфазное прерывание токов короткого замыкания. Выбор защиты первичного трансформатора Выбор устройства защиты трансформатора первичной стороны требует тщательного понимания того, какие функции оно должно выполнять, поскольку оно должно обеспечивать надежную и экономичную работу в течение ожидаемого срока службы в 20–30 лет.Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе защитного устройства, включают надежность, площадь основания и прерывание ограниченных трансформатором отказов, на которые приходится 90% отказов, которые устройство будет отключать. Силовые предохранители Для трансформаторов малого и среднего размера (обычно силовые предохранители могут служить первичным устройством защиты от сверхтоков. Предохранители исторически являются наименее дорогими как с точки зрения затрат на покупку, так и с точки зрения установки, и являются самой простой формой устройства электрической защиты.В этом случае предохранитель может быть подобран таким образом, чтобы обеспечить максимальную токовую защиту при неисправностях, возникающих между предохранителем и ближайшим вторичным защитным устройством. Плавкие предохранители также могут служить резервной защитой для вторичного защитного устройства. Однако их применение может быть ограничено, поскольку они являются одноразовыми устройствами (предохранитель необходимо заменять после каждого прерывания), однофазными по конструкции и имеют ограниченные номиналы отключения по току короткого замыкания. Кроме того, их иногда трудно координировать как с вышестоящими, так и с нижележащими устройствами.По мере роста уровня отказов эта координация становится более сложной; отключающая способность предохранителя может быть недостаточной, и потребность в трехфазном режиме работы возрастает. Это побудило многие коммунальные предприятия использовать другие традиционные устройства защиты трансформаторов, включая автоматические выключатели и переключатели цепи. Автоматические выключатели Автоматический выключатель — это электрический выключатель, предназначенный для защиты электрической цепи и / или оборудования от повреждений, вызванных избыточным током в результате перегрузки или короткого замыкания.Его основная функция — превратиться из идеального проводника в идеальный изолятор в кратчайшие сроки путем прерывания протекания тока после обнаружения неисправности. Автоматические выключатели — популярное решение для защиты силовых трансформаторов, на долю которых приходится примерно 25% их применений. Их универсальная конструкция делает их идеальными для коммутации и защиты сложных схем шин, а также для защиты линий электропередачи. Многие из этих приложений требуют возможности быстрого (2-3 цикла) отключения сильноточных замыканий, превышающих 40 кА симм.Для защиты шины и линии интеграция трансформаторов тока во вводы выключателя (для конструкций с глухим резервуаром) помогает минимизировать затраты на установку и оборудование. Хотя эта универсальная конструкция имеет множество преимуществ, она не всегда является лучшим решением для конкретного приложения. Это справедливо для приложений защиты трансформаторов, где быстрое восстановление переходных напряжений (TRV) может иметь место во время прерывания ограниченных замыканий трансформатора. Ограниченные повреждения трансформатора возникают на вторичной стороне трансформатора, но прерываются защитным устройством первичной стороны.Стандарты автоматических выключателей ANSI / IEEE не требуют гарантийных испытаний на это явление. Несмотря на то, что существует опубликованный стандарт для автоматических выключателей (C37.06.1), который поощряет дополнительные испытания на прерывание короткого замыкания во время быстрых TRV, большинство производителей автоматических выключателей не проводят эти дорогостоящие испытания без специального запроса. Коммутаторы цепей Коммутаторы цепей — это третий вариант, который коммунальные предприятия могут рассмотреть для переключения и защиты трансформаторов.В отличие от автоматических выключателей, автоматические выключатели разработаны и испытаны специально для защиты трансформаторов от высокого напряжения и коммутации. Коммутаторы цепи протестированы в соответствии с ANSI C37.016, что включает в себя тестирование на быстрое время нарастания TRV, которое типично во время прерывания ограниченных неисправностей трансформатора. Поскольку большинство прерывистых неисправностей связаны с ограничениями трансформатора, в переключателях цепей обычно используются трансформаторы тока, установленные на вводе трансформатора, для измерения тока. Это приводит к уменьшению занимаемой площади и стоимости по сравнению с традиционным автоматическим выключателем.Доступны переключатели цепи с возможностью отключения при первичной неисправности до 40 кА и прерыванием на 3 цикла, но также могут быть найдены с более низкими номиналами отключения при повреждении и более длительным временем отключения (5-6 циклов). Часто этого достаточно для приложения. Коммутаторы цепи также могут включать в себя аксессуары, такие как встроенный выключатель, встроенный заземляющий выключатель, датчики тока или традиционные трансформаторы тока. Конструкция прерывателя Выбор устройства защиты первичной стороны трансформатора, на которое можно положиться для прерывания ограниченных неисправностей трансформатора, важен, поскольку большинство неисправностей, прерываемых первичным устройством защиты, возникают на вторичной стороне трансформатора. Стандартный автоматический выключатель предназначен для быстрого прерывания и устранения короткого замыкания, связанного с перегрузкой по току. Во многих конструкциях выключателей используется вспомогательный контакт, который помогает увеличить энергию дуги (конструкция с поддержкой дуги), что приводит к увеличению давления газа, которое может быстро прервать дугу. Хотя это полезно для более быстрого отключения сверхтоков, оно может создавать проблемы, когда необходимо устранять быстрые аварии TRV. В отличие от этого, по стандарту требуются прерыватели цепи для прерывания этих быстрых переходных отказов трансформатора TRV, ограниченных.Это требование обычно затрудняет обеспечение более высоких уровней отключения и экстремальных скоростей отключения, которые доступны в некоторых автоматических выключателях. Ограничения по пространству и адаптируемость Для коммунальных предприятий, где существуют ограничения по площади подстанции или где стоимость земли чрезмерно высока, строительство и / или техническое обслуживание их новых и существующих подстанций высокого напряжения может создать серьезные проблемы. При выборе устройства защиты эти утилиты должны максимально использовать имеющееся у них пространство и учитывать те устройства, которые адаптируются к их системе и занимают меньше места. Коммутаторы обладают некоторыми преимуществами перед автоматическими выключателями. Они имеют меньшую площадь основания, чем автоматический выключатель, и часто могут быть установлены на существующих конструкциях, заменяя старые защитные устройства, которые могут иметь более низкие характеристики. Они также могут быть сконструированы со встроенным разъединителем, разрядниками, заземлителями и устройствами контроля тока, которые обеспечивают большую индивидуальную настройку для удовлетворения уникальных потребностей коммунального предприятия. Помимо применения на подстанциях, горизонтальные переключатели цепи также идеальны для применения в мобильных прицепах высокого напряжения, где их вес и размер по сравнению с универсальным автоматическим выключателем представляют значительную ценность для пользователя.В развернутом состоянии они могут поставляться на стеллажном механизме, обеспечивающем необходимый межфазный интервал, необходимый для безопасной работы. Выбросы элегаза Учитывая растущую озабоченность по поводу выбросов парниковых газов на нашей планете, многие коммунальные предприятия стремятся устранить или уменьшить свой вклад в выбросы SF6. Для систем с высоким потенциалом повреждения, где силовые предохранители не подходят, использование элегаза SF6 по-прежнему является основным средством гашения дуги, используемым в устройствах защиты трансформаторов. Для автоматического выключателя нередко требуется 80 фунтов. газа SF6. Сравните это с менее чем 20 фунтами. элегаза, необходимого для переключателей цепей, и вы ожидаете значительного сокращения количества используемого SF6, а также последствий в случае утечки. Вакуумные выключатели в настоящее время широко доступны для некоторых приложений на 72 кВ и ниже, но имеют ограничения в некоторых приложениях из-за максимальной способности к отключению при коротких замыканиях и тенденции к прерыванию тока в определенных приложениях. В отношении альтернативных газов ведутся серьезные исследования, но на сегодняшний день SF6 остается лучшей альтернативой с точки зрения производительности и стоимости. Заключение При выборе устройства первичной защиты для трансформатора важно учитывать несколько факторов, в том числе возможность отключения при коротком замыкании трансформатора с ограниченным значением TRV, методику отключения, адаптируемость конструкции и количество используемого газа SF6. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Включают отопление когда среднесуточная температура: график и при какой температуре происходит включение и отключение 25.07.201929.09.2020 Схема светодиодной лампочки на 220в: Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В 25.12.197106.01.2022 Силу тока чем измеряют: Как измерить силу электрического тока в цепи: 3 способа 02.07.202101.10.2020 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт