Войти
ТТ для работы в сети 110 кВ A трансформатор тока (CT) - это тип трансформатора, который используется для уменьшения или умножения переменного тока (AC). Он производит ток во вторичной обмотке, который пропорционален току в первичной обмотке.
Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами. Измерительные трансформаторы масштабируют большие значения напряжения или тока до небольших стандартизованных значений, с которыми легко обращаться с измерительными приборами и защитными реле. Измерительные трансформаторы изолируют цепи измерения или защиты от высокого напряжения первичной системы. Трансформатор тока обеспечивает вторичный ток, который точно пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке. Трансформатор тока представляет незначительную нагрузку на первичную цепь.
Трансформаторы тока являются блоками измерения тока в энергосистеме и используются на генерирующих станциях, электрических подстанциях, а также в промышленных и коммерческих системах распределения электроэнергии.
Основная работа трансформатора тока 
SF6Трансформатор тока 110 кВ серии ТГФМ, Россия 
Трансформаторы тока, используемые в измерительной аппаратуре для трехфазного электроснабжения на 400 ампер 
с нулевой последовательностью фаз Трансформатор тока Трансформатор тока имеет первичную обмотку, сердечник и вторичную обмотку, хотя в некоторых трансформаторах, включая трансформаторы тока, используется воздушный сердечник. Хотя физические принципы одинаковы, детали трансформатора «тока» по сравнению с трансформатором «напряжения» будут отличаться из-за различных требований приложения. Трансформатор тока предназначен для поддержания точного соотношения между токами в первичной и вторичной цепях в определенном диапазоне.
Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое затем индуцирует переменный ток во вторичной обмотке. На первичную цепь в значительной степени не влияет установка трансформатора тока. Для точных трансформаторов тока требуется тесная связь между первичной и вторичной обмотками, чтобы гарантировать, что вторичный ток пропорционален первичному току в широком диапазоне токов. Ток во вторичной обмотке - это ток в первичной обмотке (при условии, что первичная обмотка имеет один виток), деленное на количество витков вторичной обмотки. На рисунке справа «I» - это ток в первичной обмотке, «B» - магнитное поле, «N» - количество витков на вторичной обмотке, а «A» - амперметр переменного тока.
Трансформаторы тока обычно состоят из кольцевого сердечника кремнистой стали, намотанного множеством витков медной проволоки, как показано на рисунке справа. Проводник, по которому проходит первичный ток, пропускается через кольцо. Таким образом, первичная обмотка трансформатора тока состоит из одного витка. Первичная «обмотка» может быть постоянной частью трансформатора тока, то есть тяжелой медной шиной, пропускающей ток через сердечник. Также распространены оконные трансформаторы тока, в которых кабели цепи могут проходить через середину отверстия в сердечнике, чтобы обеспечить одновитковую первичную обмотку. Для обеспечения точности первичный провод должен быть отцентрирован в апертуре.
ТТ определяются их текущим соотношением от первичной к вторичной. Номинальный вторичный ток обычно составляет 1 или 5 ампер. Например, вторичная обмотка ТТ 4000: 5 будет обеспечивать выходной ток 5 ампер, когда ток первичной обмотки составляет 4000 ампер. Это соотношение также можно использовать для определения полного сопротивления или напряжения на одной стороне трансформатора, учитывая соответствующее значение на другой стороне. Для ТТ 4000: 5 вторичный импеданс можно найти как Z S = NZ P = 800Z P, а вторичное напряжение можно найти как V S = NV P = 800V P. В некоторых случаях вторичный импеданс относится к первичной стороне и определяется как Z S ′ = NZ P. Обращение к импедансу выполняется простым умножением начального значения вторичного импеданса на коэффициент тока. Вторичная обмотка ТТ может иметь отводы для обеспечения диапазона передаточных чисел, при этом пять отводов являются общими.
Формы и размеры трансформаторов тока различаются в зависимости от конечного пользователя или производителя коммутационного устройства. Измерительные трансформаторы тока с одинарным коэффициентом низкого напряжения имеют кольцевой или пластиковый корпус.
Трансформаторы тока с разъемным сердечником имеют либо сердечник, состоящий из двух частей, либо сердечник со съемной частью. Это позволяет размещать трансформатор вокруг проводника без предварительного его отключения. Трансформаторы тока с разъемным сердечником обычно используются в слаботочных измерительных приборах, часто переносных, работающих от батарей и переносных (см. Рисунок внизу справа).
Многие цифровые токоизмерительные клещи используют трансформатор тока для измерения переменного тока (AC). Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и мониторинг работы электросети. Наряду с выводами напряжения коммерческие трансформаторы тока питают счетчик ватт-часов электроэнергетической компании на многих крупных коммерческих и промышленных предприятиях.
Высоковольтные трансформаторы тока монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах, чтобы изолировать их от земли. Некоторые конфигурации трансформатора тока скользят вокруг проходного изолятора высоковольтного трансформатора или выключателя , который автоматически центрирует проводник внутри окна трансформатора тока.
Трансформаторы тока можно устанавливать на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора. Иногда часть шины может быть удалена для замены трансформатора тока.
Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются как «стек» для различных целей. Например, устройства защиты и коммерческое измерение могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между цепями измерения и защиты и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, характеристики перегрузки) для устройств.
Полное сопротивление нагрузки (нагрузки) не должно превышать указанное максимальное значение во избежание превышения вторичным напряжением предельных значений для трансформатора тока. Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока не должен быть превышен, иначе сердечник может войти в нелинейную область и в конечном итоге перейти в насыщение. Это может происходить ближе к концу первой половины (положительной и отрицательной) синусоидального сигнала переменного тока в первичной обмотке и может снизить точность.
Часто используются трансформаторы тока. для контроля высоких токов или токов при высоких напряжениях. Технические стандарты и методы проектирования используются для обеспечения безопасности установок, использующих трансформаторы тока.
Вторичная обмотка трансформатора тока не должна отключаться от нагрузки, пока ток находится в первичной обмотке, так как вторичная обмотка будет продолжать направлять ток до эффективного бесконечного импеданса вплоть до изоляции. напряжение пробоя и тем самым ставит под угрозу безопасность оператора. Для некоторых трансформаторов тока это напряжение может достигать нескольких киловольт и может вызвать дугу. Превышение вторичного напряжения также может снизить точность трансформатора или вывести его из строя. Включение трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой эквивалентно включению трансформатора напряжения (нормального типа) с короткозамкнутой вторичной обмоткой. В первом случае вторичная обмотка пытается произвести бесконечное напряжение, а во втором случае вторичная обмотка пытается произвести бесконечный ток. Оба сценария могут быть опасными и повредить трансформатор.
На точность ТТ влияет ряд факторов, в том числе:
Классы точности для различных типы измерений и стандартные нагрузки во вторичной цепи (нагрузки) определены в МЭК 61869-1 как классы 0,1, 0,2 с, 0,2, 0,5, 0,5 с, 1 и 3. Обозначение класса является приблизительной мерой точности ТТ.. Погрешность отношения (первичного к вторичному току) ТТ класса 1 составляет 1% при номинальном токе; погрешность отношения ТТ класса 0,5 составляет 0,5% или меньше. Ошибки по фазе также важны, особенно в схемах измерения мощности. Каждый класс имеет допустимую максимальную фазовую ошибку для указанного импеданса нагрузки.
Трансформаторы тока, используемые для реле защиты, также имеют требования к точности при токах перегрузки, превышающих номинальные, чтобы гарантировать точную работу реле во время сбоев системы. ТТ с номиналом 2,5L400 указывает, что выходной сигнал его вторичной обмотки в двадцать раз превышает номинальный вторичный ток (обычно 5 A × 20 = 100 A) и 400 В (падение IZ) его выходная точность будет в пределах 2,5%.
Вторичная нагрузка трансформатора тока называется «нагрузкой», чтобы отличить ее от первичной нагрузки.
Нагрузка в сети измерения ТТ электрической сети в значительной степени связана с резистивным импедансом вторичной обмотки. Типичные номинальные нагрузки для трансформаторов тока IEC составляют 1,5 ВА, 3 ВА, 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА, 20 ВА, 30 ВА, 45 ВА и 60 ВА. Рейтинги нагрузки ANSI / IEEE: B-0.1, B-0.2, B-0.5, B-1.0, B-2.0 и B-4.0. Это означает, что ТТ с номинальной нагрузкой B-0,2 будет поддерживать заявленную точность до 0,2 Ω во вторичной цепи. На этих диаграммах характеристик показаны параллелограммы точности на сетке, включающие шкалы погрешностей амплитуды и угла сдвига фаз при номинальной нагрузке трансформатора тока. Элементы, которые создают нагрузку на схему измерения тока, - это блоки выключателей, счетчики и промежуточные проводники. Наиболее частой причиной чрезмерного импеданса нагрузки является провод между измерителем и трансформатором тока. Когда счетчики подстанции расположены далеко от шкафов счетчиков, чрезмерная длина кабеля создает большое сопротивление. Эту проблему можно уменьшить, используя более толстые кабели и трансформаторы тока с более низкими вторичными токами (1 А), оба из которых будут производить меньшее падение напряжения между трансформатором тока и его измерительными устройствами.
Напряжение в точке изгиба трансформатора тока - это величина вторичного напряжения, выше которой выходной ток перестает линейно следовать входной ток в пределах заявленной точности. При испытании, если на вторичные клеммы подается напряжение, ток намагничивания будет увеличиваться пропорционально приложенному напряжению, пока не будет достигнута точка изгиба. Точка перегиба определяется как напряжение, при котором увеличение приложенного напряжения на 10% увеличивает ток намагничивания на 50%. Для напряжений, превышающих точку перегиба, ток намагничивания значительно увеличивается даже при небольших приращениях напряжения на клеммах вторичной обмотки. Напряжение точки перегиба в меньшей степени применимо для измерения трансформаторов тока, поскольку их точность обычно намного выше, но ограничена в очень небольшом диапазоне номинальных значений трансформатора тока, обычно в 1,2–1,5 раза превышающем номинальный ток. Однако концепция напряжения точки перегиба очень уместна для трансформаторов тока защиты, поскольку они обязательно подвергаются токам короткого замыкания, в 20-30 раз превышающим номинальный ток.
В идеале, первичный вторичные токи трансформатора тока должны быть синфазными. На практике это невозможно, но на обычных частотах мощности достижимы фазовые сдвиги в несколько десятых градуса, в то время как более простые трансформаторы тока могут иметь фазовые сдвиги до шести градусов. Для измерения тока фазовый сдвиг не имеет значения, поскольку амперметры отображают только величину тока. Однако в ваттметрах, счетчиках энергии и измерителях коэффициента мощности сдвиг фазы вызывает ошибки. Для измерения мощности и энергии ошибки считаются незначительными при единичном коэффициенте мощности, но становятся более значительными, когда коэффициент мощности приближается к нулю. При нулевом коэффициенте мощности любая указанная мощность полностью связана с фазовой ошибкой трансформатора тока. Введение электронных счетчиков мощности и энергии позволило откалибровать погрешность фазы тока.
Трансформаторы тока стержневого типа имеют клеммы для подключения источника и нагрузки первичной цепи, а Корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.
Трансформаторы тока кольцевого типа устанавливаются над шиной или изолированным кабелем и имеют низкий уровень изоляции на вторичная обмотка. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Если в оболочке кабеля имеется металлический экран, он должен быть заделан так, чтобы ток сетевой оболочки не проходил через кольцо, чтобы обеспечить точность. Трансформаторы тока, используемые для измерения токов замыкания на землю (нулевой последовательности), например, в трехфазной установке, могут иметь три первичных проводника, пропущенных через кольцо. Только чистый несимметричный ток производит вторичный ток - его можно использовать для обнаружения короткого замыкания между проводником под напряжением и землей. В кольцевых трансформаторах обычно используются системы сухой изоляции с кожухом из твердой резины или пластика поверх вторичных обмоток.
Для временных подключений трансформатор тока с разъемным кольцом можно надеть на кабель, не отсоединяя его. Этот тип имеет многослойный железный сердечник с откидной секцией, которая позволяет устанавливать его поверх кабеля; сердечник связывает магнитный поток, создаваемый однооборотной первичной обмоткой, с намотанной вторичной обмоткой с множеством витков. Поскольку зазоры в навесном сегменте вносят неточность, такие устройства обычно не используются для коммерческого учета.
Трансформаторы тока, особенно те, которые предназначены для обслуживания подстанций высокого напряжения, могут иметь несколько ответвлений на вторичных обмотках, что обеспечивает несколько передаточных отношений в одном устройстве. Это может быть сделано для уменьшения количества запасных единиц или для увеличения нагрузки на установку. Трансформатор тока высокого напряжения может иметь несколько вторичных обмоток с одной и той же первичной обмоткой, что позволяет использовать отдельные схемы измерения и защиты или для подключения к разным типам защитных устройств. Например, одна вторичная обмотка может использоваться для максимальной токовой защиты ответвления, в то время как вторая обмотка может использоваться в схеме дифференциальной защиты шины, а третья обмотка может использоваться для измерения мощности и тока.
Специально сконструированные широкополосные трансформаторы тока также используются (обычно с осциллографом ) для измерения сигналов высокой частоты или импульсных токов в пределах импульсные системы питания. В отличие от трансформаторов тока, используемых в силовых цепях, широкополосные трансформаторы тока рассчитаны на выходное напряжение на ампер первичного тока.
Если нагрузочное сопротивление намного меньше индуктивного импеданса вторичной обмотки на частоте измерения, то ток во вторичной обмотке отслеживает первичный ток, и трансформатор обеспечивает выходной ток, пропорциональный измеренному току. С другой стороны, если это условие не выполняется, то трансформатор является индуктивным и дает дифференциальный выход. Катушка Роговского использует этот эффект и требует внешнего интегратора для обеспечения выходного напряжения, пропорционального измеряемому току.
В конечном итоге, в зависимости от требований клиента, существует два основных стандарта, по которым проектируются трансформаторы тока. IEC 61869-1 (в прошлом IEC 60044-1) и IEEE C57.13 (ANSI), хотя также признаются стандарты Канады и Австралии.
Трансформаторы тока используется для защиты, измерения и контроля на высоковольтных электрических подстанциях и электрических сетях. Трансформаторы тока могут быть установлены внутри распределительного устройства или в вводы аппаратов, но очень часто используются отдельно стоящие трансформаторы тока наружной установки. В распределительном устройстве трансформаторы тока с баком под напряжением имеют значительную часть корпуса, находящегося под напряжением сети, и должны быть установлены на изоляторах. Трансформаторы тока с мертвым баком изолируют измеряемую цепь от корпуса. ТТ резервуара под напряжением полезны, потому что первичный проводник короткий, что обеспечивает лучшую стабильность и более высокий номинальный ток короткого замыкания. Первичная обмотка может быть равномерно распределена по магнитному сердечнику, что обеспечивает лучшую производительность при перегрузках и переходных процессах. Поскольку основная изоляция трансформатора тока с токоведущим резервуаром не подвергается воздействию тепла первичных проводов, срок службы изоляции и термическая стабильность повышаются.
Высоковольтный трансформатор тока может содержать несколько сердечников, каждая из которых имеет вторичная обмотка для различных целей (например, для измерительных цепей, управления или защиты). Трансформатор тока нейтрали используется в качестве защиты от замыкания на землю для измерения любого тока короткого замыкания, протекающего через нейтральную линию от нейтральной точки звезды трансформатора.
 | На Викискладе есть материалы, относящиеся к Трансформаторы тока. |
