Выбор трансформаторов тока
Коэффициент трансформации представляет собой отношение между номинальным током первичной обмотки и номинальным током вторичной обмотки и указывается на паспортной табличке в виде неупрощенной дроби.
Чаще всего используются трансформаторы тока х/5 А. Большинство измерительных приборов имеют высший класс точности на 5 А. По техническим и тем более экономическим соображениям трансформаторы тока х/1 А рекомендуются при большой длине измерительного кабеля. Потери в линии с трансформаторами на 1 А составляют всего 4 % по сравнению с трансформаторами на 5 А. Однако измерительные приборы здесь часто демонстрируют меньшую точность измерения.
Номинальный ток
Номинальный или номинальный ток (ранее обозначение) — это значение первичного и вторичного тока, указанное на паспортной табличке (первичный номинальный ток, вторичный номинальный ток), на которое рассчитан трансформатор тока. Нормируемые номинальные токи составляют (кроме классов 0,2 S и 0,5 S) 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 А, а также их десятичные кратные и доли. Стандартные вторичные токи составляют 1 и 5 А, предпочтительно 5 А.
Стандартные номинальные токи для классов 0,2 S и 0,5 S составляют 25 – 50 – 100 А и их десятичные кратные, а также вторичные (только) 5 А.
Правильный выбор первичного номинального тока важен для точности измерения. Рекомендуемое соотношение немного превышает измеренный/определенный максимальный ток нагрузки (In).
Пример: In = 1154 А; выбранный коэффициент трансформации = 1250/5.
Номинальный ток также может быть определен на основе следующих соображений:
- В зависимости от номинального тока сетевого трансформатора время прибл. 1,1 (следующий размер трансформатора)
- Защита (номинальный ток предохранителя = первичный ток ТТ) измеряемой части системы (LVDSB, распределительные щиты)
- Фактический номинальный ток умножается на 1,2 (если фактический ток значительно ниже номинального тока трансформатора или предохранителя, следует выбрать этот подход)
Следует избегать завышения параметров трансформатора тока, иначе точность измерения значительно снизится, особенно при малых токах нагрузки.
Номинальная мощность
Номинальная мощность трансформатора тока является произведением номинальной нагрузки на квадрат вторичного номинального тока и выражается в ВА. Стандартные значения: 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 ВА. Также допустимо выбирать значения более 30 ВА в зависимости от случая применения. Номинальная мощность описывает способность трансформатора тока «пропускать» вторичный ток в пределах погрешности через нагрузку.
При выборе соответствующей мощности необходимо учитывать следующие параметры: Потребляемая мощность измерительного прибора (при последовательном соединении), длина линии, сечение линии. Чем больше длина линии и меньше сечение линии, тем выше потери в питании, т.е. номинальная мощность ТТ должна быть выбрана такой, чтобы она была достаточно высокой.
Потребляемая мощность должна быть близка к номинальной мощности трансформатора. Если потребляемая мощность очень низкая (недогрузка), то коэффициент перегрузки по току будет увеличиваться, и измерительные приборы будут недостаточно защищены в случае короткого замыкания при определенных обстоятельствах. Если потребляемая мощность слишком высока (перегрузка), это негативно влияет на точность.
Трансформаторы тока часто уже встроены в установку и могут использоваться в случае дооснащения измерительным устройством. В этом случае необходимо обратить внимание на номинальную мощность трансформатора: Достаточно ли ее для питания дополнительных измерительных приборов?
Классы точности
Трансформаторы тока делятся на классы в зависимости от их точности. Стандартные классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 0,1 с; 0,2 с; 0,5 S. Знак класса соответствует кривой ошибок, относящейся к погрешностям тока и угла.
Измерительный трансформатор тока и защитный трансформатор тока
В то время как измерительные трансформаторы тока предназначены для достижения точки насыщения как можно быстрее, как только они превышают свой рабочий диапазон тока (выраженный коэффициентом перегрузки по току FS), чтобы избежать увеличения вторичного тока при неисправности (например, короткое замыкание) и чтобы защитить подключенные устройства. Насыщение защитных трансформаторов должно находиться как можно дальше.
Защитные трансформаторы используются для защиты системы в сочетании с необходимым распределительным устройством. Стандартные классы точности защитных трансформаторов – 5P и 10P. «P» здесь означает «защита». Номинальный коэффициент перегрузки по току ставится после обозначения класса защиты (в %). Поэтому, например, 10P5 означает, что при пятикратном номинальном токе отрицательное отклонение вторичной стороны от ожидаемого значения будет не более 10 % в соответствии с отношение (линейное).
Для работы измерительных приборов UMG настоятельно рекомендуется использование измерительных трансформаторов тока.
ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание 7
1.8.17. Измерительные трансформаторы испытываются в объеме, предусмотренном настоящим параграфом.
1. Измерение сопротивления изоляции:
а) первичных обмоток. Производится мегаомметром на напряжение 2500 В. Значение сопротивления изоляции не нормируется.
Для трансформаторов тока напряжением 330 кВ типа ТФКН-330 измерение сопротивления изоляции производится по отдельным зонам; при этом значения сопротивления изоляции должны быть не менее приведенных в табл. 1.8.12.
б) вторичных обмоток. Производится мегаомметром на напряжение 500 или 1000 В.
Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с подсоединенными к ним цепями должно быть не менее 1 МОм.
2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции. Производится для трансформаторов тока напряжением 110 кВ и выше.
Таблица 1.8.12. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции первичных обмоток трансформаторов тока типа ТФКН-330.
Измеряемый участок изоляции
Сопротивление изоляции, МОм
Основная изоляция относительно предпоследней обкладки
Измерительный конденсатор (изоляция между предпоследней и последней обкладками)
Наружный слой первичной обмотки (изоляция последней обкладки относительно корпуса)
Тангенс угла диэлектрических потерь изоляции трансформаторов тока при температуре +20 °С не должен превышать значений, приведенных в табл. 1.8.13.
3. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты:
а) изоляция первичных обмоток. Испытание является обязательным для трансформаторов тока и трансформаторов напряжения до 35 кВ (кроме трансформаторов напряжения с ослабленной изоляцией одного из выводов).
Таблица 1.8.13. Наибольший допустимый тангенс угла диэлектрических потерь изоляции трансформаторов тока.
Наименование испытуемого объекта
Тангенс угла диэлектрических потерь, %, при номинальном напряжении, кВ
Маслонаполненные трансформаторы тока (основная изоляция)
Трансформаторы тока типа ТФКН-300:
– основная изоляция относительно предпоследней обкладки
Измерительный конденсатор (изоляция между предпоследней и последней обкладками)
Наружный слой первичной обмотки (изоляция последней обкладки относительно корпуса)
Значения испытательных напряжений для измерительных трансформаторов указаны в табл. 1.8.14.
Таблица 1.8.14. Испытательное напряжение промышленной частоты для измерительных трансформаторов.
Исполнение изоляции измерительного трансформатора
Испытательное напряжение, кВ, при номинальном напряжении, кВ
Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения: для трансформаторов напряжения 1 мин; для трансформаторов тока с керамической, жидкой или бумажно-масляной изоляцией 1 мин; для трансформаторов тока с изоляцией из твердых органических материалов или кабельных масс 5 мин;
б) изоляции вторичных обмоток. Значение испытательного напряжения для изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями составляет 1 кВ. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин.
4. Измерение тока холостого хода. Производится для каскадных трансформаторов напряжением 110 кВ и выше на вторичной обмотке при номинальном напряжении. Значение тока холостого хода не нормируется.
5. Снятие характеристик намагничивания магнитопровода трансформаторов тока. Следует производить при изменении тока от нуля до номинального, если для этого не требуется напряжение выше 380 В. Для трансформаторов тока, предназначенных для питания устройств релейной защиты, автоматических аварийных осциллографов, фиксирующих приборов и т. п., когда необходимо проведение расчетов погрешностей, токов небаланса и допустимой нагрузки применительно к условиям прохождения токов выше номинального, снятие характеристик производится при изменении тока от нуля до такого значения, при котором начинается насыщение магнитопровода.
При наличии у обмоток ответвлений характеристики следует снимать на рабочем ответвлении.
Снятые характеристики сопоставляются с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания других однотипных исправных трансформаторов тока.
6. Проверка полярности выводов (у однофазных) или группы соединения (у трехфазных) измерительных трансформаторов. Производится при монтаже, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности этих данных. Полярность и группа соединений должны соответствовать паспортным данным.
7. Измерение коэффициента трансформации на всех ответвлениях. Производится для встроенных трансформаторов тока и трансформаторов, имеющих переключающее устройство (на всех положениях переключателя). Отклонение найденного значения коэффициента от паспортного должно быть в пределах точности измерения.
8. Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Производится у первичных обмоток трансформаторов тока напряжением 10 кВ и выше, имеющих переключающее устройство, и у связующих обмоток каскадных трансформаторов напряжения. Отклонение измеренного значения сопротивления обмотки от паспортного или от сопротивления обмоток других фаз не должно превышать 2%.
9. Испытание трансформаторного масла. Производится у измерительных трансформаторов 35 кВ и выше согласно 1.8.33.
Для измерительных трансформаторов, имеющих повышенное значение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции, следует произвести испытание масла по п. 12 табл. 1.8.38.
У маслонаполненных каскадных измерительных трансформаторов оценка состояния масла в отдельных ступенях производится по нормам, соответствующим номинальному рабочему напряжению ступени (каскада).
10. Испытание емкостных трансформаторов напряжения типа НДЕ. Производится согласно инструкции завода-изготовителя.
11. Испытание вентильных разрядников трансформаторов напряжения типа НДЕ. Производится в соответствии с 1.8.28.
Класс точности — важнейшая характеристика трансформатора тока
3 августа 2013 
k-igor
Класс точности трансформатора тока является одной из важнейших характеристик ТТ, которая указывает, что его погрешность измерений не превышает значений, установленных в нормативных документах. Погрешность в свою очередь зависит от многих факторов.
В настоящее время возможно изготовление трансформаторов тока на 6-10кВ с количеством обмоток до четырех, при этом каждая обмотка может быть выполнена со своим классом точности. Например, 0,5/10Р, 0,5S /10Р, 0,2S /0,5/10Р, 0,2S /0,5/5Р/10Р.
Класс точности для каждой обмотки выбирается исходя из ее назначения. Для каждого класса точности предусматривается своя программа испытаний.
Для коммерческого учета, как правило, применяют обмотки с классами точности 0,5S и 0,2S. Буква “S” обозначает, что трансформатор тока проверяется по пяти точкам от 1% до 120% (1-5-20-100-120) от номинального тока. Обмотки классов точности 1, 0,5, 0,2 проверяются лишь в четырех точках: 5-20-100-120% от номинального тока. Для релейной защиты используют обмотки с классами точности 10Р или 5Р и проверяют данные обмотки в трех точках: 50-100-120% от номинального тока трансформатора. Такие обмотки соответствуют классу точности «3».
Более подробно требования к классам точности трансформаторов тока представлены в ГОСТ 7746—2001.
Ниже представлена таблица допустимых погрешностей для различных классов точности:
Допустимые погрешности для различных классов точности ТТ
Требования к классам точности трансформаторов тока представляют собой некий диапазон, в который должны укладываться погрешности трансформатора. Чем выше класс точности, тем уже диапазон.
Разница между классами точности 0,5S и 0,5 (0,2S и 0,2) состоит в том, что погрешность обмотки класса 0,5 не нормируется ниже 5% номинального тока. Видимо поэтому в ПУЭ есть требование, чтобы минимальный ток во вторичной обмотке трансформатора составлял не менее 5%. На мой взгляд, данное требование уже давно устарело, т.к. погрешность трансформаторов тока класса точности 0,5S нормируется начиная с 1%.
Разница между классами точности 0,5S и 0,5
Применение трансформаторов тока классов точности 0,5S и 0,2S позволяет сократить недоучет электроэнергии в несколько раз при малой загрузке силовых трансформаторов.
Оказывается, возможно изготовление трансформаторов тока с различными коэффициентами трансформации измерительных и релейных обмоток. Например, измерительная обмотка 200/5 (кф. тр. 40), релейная 400/5 (кф. тр. 80). Но стоит иметь ввиду, что проверку трансформатора тока на устойчивость к токам к.з. стоит проводить по обмотке с минимальным коэффициентом трансформации.
Трансформатор тока CTSA035
Трансформатор тока CTSA035 предназначен для измерения переменного тока в составе универсальных измерителей WB-MAP.
CTSA035 представляет собой трансформатор с разъемным сердечником и монтируется на силовую цепь без нарушения целостности проводника и изоляции.
Технические характеристики
Габаритный чертеж CTSA035
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Частота | 50. 400 Гц |
| Монтажное исполнение | На провод |
| Диаметр отверстия (макс. диаметр провода) | 35 мм |
| Коэффициент трансформации |
(точное значение — на этикетке)
Документация от производителя (datasheet): Файл:CTSA035.pdf
Номинальный первичный ток — это величина тока в первичной цепи, по которому нормируется класс точности трансформатора. Другими словами номинальный ток определяет диапазон первичных токов, в котором погрешности измерений будут лежать в допустимых пределах для заданного класса точности. Например, для класса точности 0,5S минимальный ток будет равен 1% от номинального, а максимальный ток — 120% от номинального. Подробнее про классы точности и нормируемые диапазоны смотрите ниже.
Расширенный диапазон номинальных первичных токов показывает максимальную величину первичного тока за рамками номинального диапазона, при котором погрешности измерений не выходят за пределы класса точности. Например, если расширенный диапазон равен 132%, то значит при токе равном 132% от номинального погрешности измерений еще будут укладываться в пределы класса точности.
Значения номинального первичного тока и расширенного диапазона номинальных токов измерены на специальном стенде в лаборатории Wiren Board, и поэтому не приведены в документации производителя трансформаторов. Однако эти данные позволяют сделать вывод, что трансформатор может работать в диапазоне токов большем, чем заявлен производителем.
Ниже представлены графики зависимости погрешностей трансформаторов тока CTSA035 от тока первичного тока, полученные на измерительном стенде. Измерения проводились при температуре 25 °C.
Фактические значения коэффициента трансформации и фазового сдвига измеренные для конкретного трансформатора указаны на корпусе трансформатора.
-
Токовая погрешность трансформатора CTSA035