Меню

Одновитковый трансформатор тока это

Что такое трансформатор тока, его конструкция и принцип работы

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

Конструкция и принцип действия

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

Трансформатор тока

Рис. 1. Трансформатор тока

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

Промышленный керамический трансформатор тока

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

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

Принципиальная схема трансформатора тока

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

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

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

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

ТТ с разъемным корпусом

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусом

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

Принцип действия.

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

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

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

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

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

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

Принцип действия трансформатора тока

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

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

Классификация

Семейство трансформаторов тока классифицируют по нескольким признакам.

Пример наружного использования ТТ

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

Рис. 8. Пример наружного использования ТТ

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

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

Расшифровка маркировки

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

  • Т — трансформатор тока;
  • П — буква указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
  • В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
  • ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
  • Л— со смоляной (литой) изоляцией;
  • ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
  • Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
  • Ш — шинный;
  • О — одновитковый;
  • М — малогабаритный;
  • К — катушечный;
  • 3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
  • У — усиленный;
  • Н — для наружного монтажа;
  • Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
  • Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
  • М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.
  1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
  2. Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
  3. следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
  4. после позиции дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
  5. буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
  6. цифра на последней позиции — категория размещения.

Схемы подключения

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

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

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

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

Схема «неполная звезда» применяется для двухфазного соединения.

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

Основные схемы подключения:

Основные схемы подключения

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

Технические параметры

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

Коэффициент трансформации

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

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

Класс точности

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

  • 0,1;
  • 0,5;
  • 1;
  • 3;
  • 10P.
Читайте также:  Как понизить напряжение трансформатора с 36 до 24 вольт переменного тока

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

О назначении

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

Видео по теме

Источник

Одновитковые и многовитковые трансформаторы тока

Август 4th, 2012 Рубрика: Трансформаторы тока, Электрооборудование

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока_12

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня у меня новость — я ИДУ В ОТПУСК.

Скажу сразу, что расслабляться в отпуске мне не придется, т.к. много планов и работы, в том числе и по написанию статей на сайте.

Ладно, много говорить не будем, а сразу перейдем к теме сегодняшней статьи, которая познакомит Вас с одновитковыми и многовитковыми трансформаторами тока.

Кто забыл о чем идет речь, то рекомендую сначала почитать предыдущие публикации про назначение и применение трансформаторов тока, их основные параметры, разновидности и классификацию.

Начнем с одновитоковых трансформаторов тока, которые делятся на два типа:

Одновитковые трансформаторы тока без первичной обмотки

Одновитковые ТТ без первичной обмотки не имеют своей собственной первичной обмотки. Они бывают трех разновидностей:

Про встроенные трансформаторы тока я уже Вам рассказывал в статье про разновидности и классификацию трансформаторов тока на примере ТВТ с коэффициентом трансформации 600/5. Здесь только добавлю то, что роль первичной обмотки встроенного трансформатора тока выполняет стержень проходного изолятора (ввода).

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Ниже Вы можете посмотреть схему встроенного трансформатора тока:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Встроенный трансформатор, по сути, состоит только из магнитопровода («железа»), на который намотана вторичная обмотка. В качестве изоляционного промежутка между первичной и вторичной обмоткой используется изоляция самого проходного изолятора.

Следующим, мы рассмотрим шинные трансформаторы тока, которые являются самыми распространенным. Их частенько применяют для организации системы учета электроэнергии в электроустановках классом напряжения до 1000 (В). Об этом на сайте уже имеется несколько подробных статей — читайте раздел про «Учет электроэнергии».

Схема шинного ТТ выглядит следующим образом (аналогична встроенному трансформатору тока):

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Разницей между встроенным и шинным трансформаторами тока является только принцип исполнения первичной обмотки. Если у встроенного трансформатора тока роль первичной обмотки служит проходной изолятор (ввод), то у шинного трансформатора для этой цели применяется шина. Шина (шинка), а может быть и несколько шин, пропускается в полость (сквозь) трансформатор тока.

Большинство из Вас видели и сталкивались с шинными трансформаторами тока, например, типа ТШП 0,66 (кВ). Вот так они выглядят в живую:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Ну и последним видом ТТ, которые не имеют своей собственной первичной обмотки, являются разъемные трансформаторы тока. Их схема приведена ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Разъемный трансформатор тока состоит из магнитопровода, который разделен на 2 равные части. Эти части легко и быстро стягиваются с помощью шпилек, что очень удобно при их эксплуатации и электромонтаже.

В качестве первичной обмотки разъемного трансформатора является обычный проводник с током. Ниже на фотографии Вы можете увидеть как выглядит разъемный трансформатор тока типа ТЗРЛ-70.

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

На подстанциях нашего предприятия разъемные трансформаторы тока применяются для реализации земляной защиты высоковольтных силовых кабельных линий. Поэтому в случае его выхода из строя, он легко заменяется на другой, т.к. он является разъемным. Процедура замены занимает несколько минут и состоит из раскручивания стяжных шпилек трансформатора и отключения проводов со вторичной обмотки.

Одновитковые трансформаторы тока с первичной обмоткой

Одновитковые ТТ с первичной обмоткой имеют свою собственную первичную обмотку. Они бывают двух разновидностей:

Стержневые трансформаторы тока в качестве первичной обмотки имеют прямоугольный стержень (реже круглый), который закреплен в проходном изоляторе. Упрощенная схема стержневого трансформатора тока выглядит так:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Этот вид трансформатора тока нашел широкое применение, в том числе и на подстанциях нашего предприятия. Несколько фотографий ТПОЛ-10 я Вам все таки покажу.

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Последний вид, который мы рассмотрим сегодня из одновитковых трансформаторов тока, это U-образные трансформаторы тока. Название говорит само за себя. Схема такого ТТ приведена ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Таких трансформаторов тока я не встречал, да и наверное уже и не встречу, поэтому и фотографий предоставить не смогу.

Многовитковые трансформаторы тока

Теперь приступим к знакомству и классификации многовитковых ТТ. А их перечень и разнообразие совсем даже не мал. Перечислим самые распространенные:

Схема многовитковых трансформаторов тока с петлевой первичной обмоткой изображена на рисунке ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Петлевая первичная обмотка может иметь несколько витков. Примером таких трансформаторов могут служить ТПФМ-10.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока_11

На наших подстанциях их осталось очень мало, т.к. мы заменяем их на более новый тип ТПОЛ-10.

Схема многовитковых трансформаторов тока со звеньевой первичной обмоткой изображена на рисунке ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Мне лично не приходилось встречать такие, поэтому фотоотчета по ним нет.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Одновитковый трансформатор — ток

Одновитковые трансформаторы тока ( рис. 134, а) конструктивно проще, имеют меньшие размеры, дешевле и более устойчивы при коротких замыканиях, чем многовитко-вые. Существенным недостатком одновитковых трансформаторов тока является их невысокая точность при измерении малых токов. [1]

Одновитковые трансформаторы тока ( рис. 142, а) конструктивно проще, имеют меньшие размеры, дешевле и более устойчивы при коротких замыканиях, чем многовитковые. Существенным изъяном одновитковых трансформаторов тока является их недостаточная точность при измерении малых токов. [3]

Одновитковые трансформаторы тока ( рис. 135, а) конструктивно проще, имеют меньшие размеры, дешевле и более устойчивы при коротких замыканиях, чем многовитко-вые. [5]

Одновитковые трансформаторы тока применяются и как встроенные. [6]

Одновитковые трансформаторы тока ТПОЛ-10 и ТПОЛТ-10 выпускаются с одним или двумя сердечниками. Первичная обмотка выполнена в виде стержня. Одним из достоинств одновитковых ТТ является их высокая электродинамическая стойкость, так как на первичную обмотку действуют электродинамические воздействия только от подводящих шин и соседних фаз. [7]

Одновитковые трансформаторы тока ТПОФ изготовляются и а напряжение 10 кв и токи 400 — 1 500 а с одним и двумя сердечниками. [8]

Как устроен одновитковый трансформатор тока и в чем заключается принцип его работы. [9]

Первичные обмотки одновитковых трансформаторов тока ( рис. 46) изготовляют из круглых стержней ( трубчатых) или из плоских шин. Они по исполнению просты и недороги. [10]

Первичные обмотки одновитковых трансформаторов тока ( рис. 19 — 5 о) выполняют из круглых стержней сплошного или трубчатого сечения или из пакета шин. I w / i 1 / 1) недостаточна для поддержания необходимого магнитного потока и мощность вторичной обмотки незначительна. Чрезмерное же увеличение сечения сердечника нецелесообразно. Поэтому одновитковые трансформаторы тока изготовляют на номинальные первичные токи от 150 — 200 а и более. [12]

Измерительная головка представляет собой одновитковый трансформатор тока с разъемным сердечником. Его первичной обмоткой служит тот проводник, ток в котором измеряется. [13]

Шунт с сопротивлением Rm, а также одновитковый трансформатор тока , предназначенные для измерения больших токов, являются важными элементами ГИТ и рассматриваются дальше ( гл. [14]

Электроизмерительные клещи переменного тока работают по принципу одновиткового трансформатора тока , у которого первичной обмоткой является провод или шина, по которому протекает измеряемый ток, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен измерительный прибор, насажена на магнитопровод. Клещи имеют разъемный магнитопровод, состоящий из двух частей, стягиваемых пружиной, в нормальном положении эти части образуют замкнутое кольцо — контур. Для охвата провода или шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на рычаги клещей. [15]

Читайте также:  Детская игрушка бьет током

Источник



Что такое трансформатор тока?

Дата публикации: 05 июля 2013 .
Категория: Статьи.

Назначение трансформаторов тока

Трансформатором тока (ТТ) называется трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении сдвинут относительно его на угол, близкий к нулю.

Первичная обмотка трансформатора тока включена в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная обмотка замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая прохождение по ней тока, пропорционального току первичной обмотке.

В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной обмотки (от земли) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

Трансформаторы тока по своему назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещают в одном трансформаторе тока.

Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи измерительной информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, то есть в цепях, в которых не возможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый по значению для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый по значению для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

Применение трансформаторов тока в установках высокого напряжения является необходимым даже в тех случаях, когда уменьшение тока для измерительных приборов или реле не требуется.

Классификация трансформаторов тока

Все трансформаторы тока – и для измерений, и для защиты – можно классифицировать по следующим основным признакам.

По роду установки: трансформаторы тока для работы на открытом воздухе (категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69); для работы в закрытых помещениях (по ГОСТ 15150-69); для встраивания во внутренние полости электрооборудования (категория в соответствии с таблицей 1); для специальных установок (в шахтах, на судах, электровозах и так далее).

Категория размещения трансформаторов тока, встраиваемых во внутренние полости электрооборудования

Среда Категория размещения электрооборудования по ГОСТ 15150-69
1 2 3 4 5
Газовая среда, изолированная от наружного воздуха, или жидкая среда

По способу установки: проходные трансформаторы тока, предназначенные для использования в качестве ввода и устанавливаемые в проемах стен, потолков или в металлических конструкциях; опорные, предназначенные для установки на опорной плоскости; встраиваемые, то есть предназначенные для установки во внутренние полости электрооборудования.

По числу коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом трансформации; с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми изменением числа витков первичной или вторичной обмотки, или обеих обмоток, или применением нескольких вторичных обмоток с различным числом витков, соответствующих различным значениям номинального тока.

По числу ступеней трансформации: одноступенчатые; каскадные (многоступенчатые), то есть с несколькими ступенями трансформации тока.

По выполнению первичной обмотки: одновитковые; многовитковые.

Одновитковые трансформаторы тока

Одновитковые трансформаторы тока (рисунок 1) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.

Встроенный трансформатор тока 1 (рисунок 1) представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой и не имеет собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.

В шинном трансформаторе тока 1 роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь внутреннюю полость проходного изолятора. Последний изолирует первичную обмотку от вторичной.

Схема трансформатора тока

Рисунок 1. Схема трансформатора тока.
–––––– собственная первичная обмотка ТТ; – – – – токоведущий стержень проходного изолятора (шина)

Разъемный трансформатор тока 2 тоже не имеет собственной первичной обмотки. Его магнитопровод состоит из двух частей, стягиваемых болтами. Он может размыкаться и смыкаться вокруг проводника с током, являющимся первичной обмоткой этого ТТ. Изоляция между первичной и вторичной обмотками наложена на магнитопровод со вторичной обмоткой.

Одновитковые ТТ, имеющие собственную первичную обмотку, выполняются со стержневой первичной обмоткой или с U-образной.
Трансформатор тока 3 имеет первичную обмотку в виде стержня кругового или прямоугольного сечения, закрепленного в проходном изоляторе.

Трансформатор 4 имеет U-образную первичную обмотку, выполненную таким образом, что на нее наложена почти вся внутренняя изоляция ТТ.

Многовитковые трансформаторы тока

Многовитковые трансформаторы тока (рисунок 1) изготавливаются с катушечной первичной обмоткой, надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой 6, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока нанесена в основном только на первичную обмотку, имеющую форму рыма.

По роду изоляции между первичной и вторичной обмотками ТТ изготавливаются с твердой (фарфор, литая изоляция, прессованная изоляция и так далее); с вязкой (заливочные компаунды); с комбинированной (бумажно-масляная, конденсаторного типа) или газообразной (воздух, элегаз) изоляцией.

По принципу преобразования тока ТТ делятся на электромагнитные и оптико-электронные.

Основные параметры и характеристики трансформаторов тока

Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746-2001 являются:

1. Номинальное напряжение – действующее значение линейного напряжения, при котором предназначен работать ТТ, указываемое в паспортной таблице трансформатора тока. Для отечественных ТТ принята шкала номинальных напряжений, кВ:

0,66; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150.

2. Номинальный первичный ток I – указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа ТТ. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных первичных токов, А:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 14000; 16000; 18000; 20000; 25000; 28000; 30000; 35000; 40000.

В трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10000 А являются рекомендуемыми.

Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время прохождения наибольшего рабочего первичного тока, равного соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.

3. Номинальный вторичный ток I – указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по вторичной обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным 1, 2 или 5 А.

4. Вторичная нагрузка ТТ z соответствует полному сопротивлению его внешней вторичной цепи, выраженному в омах, с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка может также характеризоваться полной мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cosφ2 = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения, называется номинальной вторичной нагрузкой ТТ z2н.ном.

Для отечественных трансформаторов тока установлены следующие значения номинальной вторичной нагрузки S2н.ном, выраженной в вольт-амперах, при коэффициенте мощности cosφ2 = 0,8:

3; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 50; 60; 75; 100.

Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки z2н.ном (в омах) определяются выражением:

5. Коэффициент трансформации ТТ равен отношению первичного тока ко вторичному току.

В расчетах трансформаторов тока применяются два термина: действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент трансформации nн. Под действительным коэффициентом трансформации n понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номинальным коэффициентом мощности nн понимается отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

6. Стойкость ТТ к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Ток электродинамической стойкости Iд равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую ТТ выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток Iд характеризует способность ТТ противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания. Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью Kд, представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока. Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные ТТ.

Ток термической стойкости I равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое ТТ выдерживает в течение этого промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания, и без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

Термическая стойкость характеризует способность ТТ противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания. Для суждения о термической стойкости ТТ необходимо знать не только значения тока, проходящего через трансформатор, но и время его прохождения или, иначе говоря, знать общее количество выделенного тепла, которое пропорционально произведению квадрата тока I и времени его прохождения tт. Это время, в свою очередь, зависит от параметров сети, в которой установлен ТТ, и изменяется от одной до нескольких секунд.

Термическая стойкость может характеризоваться кратностью Kт тока термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока.

В соответствии с ГОСТ 7746-2001 для отечественных трансформаторов тока установлены следующие токи термической стойкости:
а) двухсекундный I (или его кратность K по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше;
б) трехсекундный I (или его кратность K по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.

Время tт протекания тока термической стойкости может быть меньше указанных значений и должно устанавливаться в технических условиях на конкретный тип ТТ.

Между токами электродинамической и термической стойкости должно быть соблюдено соотношение

Температура токоведущих частей ТТ при прохождении тока термической стойкости не должна превышать: 200°С для токоведущих частей из алюминия; 250°С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, и 300°С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом. При определении указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.

Значения токов электродинамической и термической стойкости государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с трансформатором тока. В таблице 2 приведены практические данные динамической и термической стойкости отечественных трансформаторов тока.

Данные электродинамической и термической стойкости некоторых типов отечественных трансформаторов тока

Трансформатор тока Номинальный первичный ток, А Кратность
электродинамическая Кд Термическая Кт
Проходной одновитковый:
нормальное исполнение

7. Механическая нагрузка определяется давлением ветра со скоростью 40 м/с на поверхность трансформатора тока и тяжением подводящих проводов (в горизонтальном направлении в плоскости выводов первичной обмотки), которое должно быть не менее:
500 Н (50 кгс) – для трансформаторов на номинальное напряжение до 35 кВ включительно;
1000 Н (100 кгс) – для трансформаторов на номинальное напряжение 110 – 220 кВ;
1500 Н (150 кгс) – для трансформаторов на номинальное напряжение 330 кВ и выше.

Таковы основные технические параметры и характеристики трансформаторов тока. При проектировании ТТ помимо этих параметров должны учитываться следующие требования к конструкции:

1. Контактные зажимы выводов первичной обмотки трансформаторов тока должны выполняться с учетом требований ГОСТ 10434-82, а трансформаторов тока наружной установки – с учетом, кроме того, требований ГОСТ 21242-75. Контактные зажимы вторичных обмоток должны выполняться с учетом требований ГОСТ 10434-82. Контактные зажимы вторичных обмоток встроенных трансформаторов тока могут быть расположены на конструктивных элементах аппарата, в который встроен трансформатор тока. В трансформаторах тока наружной установки выводные зажимы вторичной обмотки должны находиться в специальных коробках, надежно защищающих их от попадания атмосферных осадков.

Обозначение выводных концов первичных и вторичных обмоток согласно ГОСТ 7746-2001 должно производиться в соответствии с таблицей 3. Линейные выводы первичной обмотки обозначаются символами Л1 и Л2, которые должны наноситься так, чтобы при направлении тока в первичной обмотке от Л1 и Н1 соответственно к Кi и Л2 вторичный ток проходил по внешней цепи (приборам) от И1 к И2.

Обозначения выводных концов первичных и вторичных обмоток

2. Маслонаполненный трансформатор тока должен иметь маслорасширитель (компенсатор) и указатель уровня масла. Вместимость маслорасширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора тока – от отключенного состояния до нормированной токовой нагрузки – и при колебаниях температуры окружающего воздуха, установленных для данного климатического района.

В трансформаторах тока на номинальные напряжения 330 кВ и более обязательно должна быть предусмотрена защита масла от увлажнения, например посредством сильфонов. Целесообразно такую же защиту предусматривать и в трансформаторах тока на меньшие напряжения.

3. Размеры указателя уровня масла должны быть такими, чтобы обслуживающий персонал мог с безопасного расстояния наблюдать за уровнем масла в трансформаторе тока.

4. Трансформаторы тока, имеющие массу более 50 кг, должны иметь приспособления для подъема. Если такие приспособления невозможно выполнить, то завод-изготовитель должен указывать в инструкции места захвата трансформаторов тока при подъеме.

5. Трансформаторы тока, у которых амплитуда напряжения на разомкнутой вторичной обмотке при номинальном токе в первичной обмотке превышает 350 В, должны иметь надпись: «Внимание! Опасно! На разомкнутой обмотке высокое напряжение».

6. Трансформаторы тока, кроме встроенных, должны иметь контактную площадку для присоединения заземляющего проводника и заземляющий зажим в соответствии с требованиями ГОСТ 21130-75 и ГОСТ 12.2.007.3-75. Возле заземляющего зажима должен быть установлен знак заземления по ГОСТ 21130-75. Указанные требования не распространяются на ТТ с корпусом из литой смолы или пластмассы, не имеющие подлежащих заземлению металлических частей, а также на ТТ, не подлежащие заземлению согласно ГОСТ 12.2.007.0-75.

Источник: Афанасьев В. В, Адоньев Н. М., Жалалис Л. В., Сирота И. М., Стогний Б. С., «Трансформаторы тока» – Ленинград: Энергия, Ленинградское отделение, 1980 – 344 с.

Для лучшего усвоения материала советуем посмотреть следующий видеоролик:

Видео 1. Устройство трансформатора тока ТФРМ-750

Источник