Содержание:
Современные потребности в электроэнергии настолько высоки, что приборы учета могут не выдерживать силу тока, необходимую для подключенного объекта. Разделение точек потребления на отдельные линии не всегда возможно, да и учитывать потребление энергии разными приборами для одного объекта нецелесообразно: расчет оплаты может быть неточным.
Чтобы устранить этот дисбаланс, для этого нужны трансформаторы тока (ТТ) для электросчетчиков.
Трансформатор тока предназначен для уменьшения величины измеряемого тока и приведения его к стандартному диапазону. Как правило, ток преобразуется к стандартному значенияю 5 А (реже — 1 А или 10 А).
Устройства работают по обычному принципу трансформатора: закону электромагнитной индукции.
- первичная обмотка подключается в рабочую цепь последовательно с основной нагрузкой, не оказывая влияние на параметры питания;
- при протекании электротока, вокруг первичной обмотки наводится магнитный поток, величина которого пропорциональна силе тока в рабочей цепи;
- посредством магнитопровода, во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила);
- под воздействием ЭДС в обмотке возникает электроток, который можно измерить на приборе учета со стандартными параметрами подключения.
Схема типового подключения счетчика с трансформаторами тока изображена на иллюстрации (данный рисунок не является инструкцией по монтажу, может использоваться лишь как учебное пособие).
- На контакты «Л1», «Л2» первичной обмотки подключается рабочая силовая линия (ток «I1» протекает через обмотку). Проводник должен выдерживать рабочие параметры линии, и не оказывать большого сопротивления, чтобы не снижать рабочие параметры электроснабжения объекта.
- Вторичная обмотка изготавливается с учетом рабочих параметров силовой линии с коэффициентом, достаточным для обеспечения работы счетчика.
- Приборы учета и средства контроля (защиты) подключаются к контактам «И1», «И2».
- Сила тока вторичной обмотки «I2» собственно является объектом измерения, учета и сигнальным параметром для срабатывания устройств защиты.
- Для защиты вторичной обмотки от перенапряжения применяется перемычка «К», шунтирующая цепь при отключении приборов учета (иных измерителей).
Разновидности трансформаторов тока
При выборе трансформатора нужно учитывать его место расположение (закрытые или открытые распределительные установки, встраиваемые системы), а также конструктивные особенности исполнения (проходные, шинные, опорные, разъемные).
Проходной трансформатор тока устанавливают в комплексных РУ и используют в качестве проходного изолятора. Опорные используют для установки на ровной поверхности.
Шинный трансформатор тока устанавливается непосредственно на токоведущие части. В роли первичной обмотки трансформатора выступает участок шины.
Встроенные трансформатор тока как элемент конструкции, устанавливаются в силовые трансформаторы, масляные выключатели и пр.
Разъемные трансформатор тока выполнены разборными для быстрой установки на жилы кабеля, без физического вмешательства в целостность электрических сетей.
Кроме того, разделение также проходит по типу используемой изоляции:
- литая;
- пластмассовый корпус;
- твердая;
- вязкая компаудная;
- маслонаполненная;
- газонаполненная;
- смешанная масло-бумажная.
И различают по спецификации и сфере применения:
- коммерческий учет и измерения;
- защита систем электроснабжения;
- измерения текущих параметров;
- контроль и фиксация действующих значений;
Также различаются трансформаторы по напряжению: для электроустановок до 1000 Вольт и выше
Номинальное напряжение трансформатора тока
Одним из основных параметров, относящихся к трансформаторам тока для электрических счётчиков, является уровень номинального напряжения, который указывается в паспорте на прибор. Номинальные значения напряжения варьируется от 0.66кВт до 1150кВт:
- 0,66 кВт;
- 6.0 кВт;
- 10 кВт;
- 15 кВт;
- 20 кВт;
- 24 кВт;
- 27 кВт;
- 35 кВт;
- 110 кВт;
- 150 кВт;
- 220 кВт;
- 330 кВт;
- 500 кВт;
- 750 кВт;
- 1150 кВт.
Номинальные значения уровня первичного тока на электрической цепи обозначают токовые показатели на первичной трансформаторной обмотке.
Параметры вторичного номинального тока — это стандартные показатели на обмотке вторичного типа. Определение таких токовых потоков осуществляется по номинальным значениям мощности и напряжения.
При этом первичный тип обмотки подключается к источнику электрической энергии, а замыкание вторичной обмотки приходится на устройства измерительного или защитного типа, с низкими показателями внутреннего сопротивления.
Действующие параметры номинального или линейного напряжения, в условиях которых сохраняется работоспособность измерительного токового трансформатора, обязательно указываются в сопроводительной документации и отражены в таблице для прибора.
Выбор класса точности трансформатора тока для электросчетчиков
Параметр трансформатора тока, указывающий, что погрешность измерений величины тока вторичной обмотки ТТ не превышает значений, указанных в нормативных документах по ГОСТ 7746-2011. Согласно данному ГОСТу, номинальные значения классов точности, следующие: 0,1, 0,2S, 0,2, 0,5, 0,5S, 1, 3, 5, 10.
Для цепей измерительных приборов, учетного оборудования и систем релейной защиты классы точности преобразователей тока будут разными.
А для учета электроэнергии общего или коммерческого типа применяются обычные классы точности преобразователей тока равные 1, 3. Нужно добавить, что для питания измерительных приборов типа амперметры и подобные им, выбираются трансформаторы тока классом точности 0,5 или повышенной точности, погрешность которых составляет 0,5S.
При правильном выборе токового трансформаторного устройства у потребителя появляется реальная возможность подключать измерительные и защитные приборы к высоковольтным электрическим линиям. Уровень класса точности – одна из наиважнейших характеристик, указывающих на измерительную погрешность, которая не должна быть выше, чем параметры по нормативным документам.
Класс точности определяется несколькими основными факторами, включая погрешности по току и углу, а также показатели относительной полной погрешности. Первые два понятия всегда характеризуются током намагничивания.
В приборах промышленного назначения используется несколько классов точности:
В соответствии с действующим на сегодняшний день в нашей стране ГОСТом, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности, поэтому для показателей в ±40′ предполагается класс 0.5, а для ±80′ – класс 1.0. Следует отметить, что классы 3.0 и 10Р по существующим правилам не нормируются.
Обратите внимание! Наличие в маркировке буквенного обозначения «S» свидетельствует о классе точности в пределах 0.01-1.2.
Класс 10Р используется в защитных цепях, а нормирование осуществляется в соответствии с относительной полной погрешностью не более десяти процентов.
Допускается применение приборов с классом точности 1.0, но только если электрический счетчик обладает классом точности в две единицы.
Измерительно-информационная система, представленная устройствами, выполняющими приём, обработку и передачу данных, а также приборами учёта, способна формировать корректные показатели только при высокой точности токовых трансформаторов.
Для учёта в коммерческой сфере уровень класса точности должен составлять 0.5S, а для учёта технического – 1.0S.
Блоки автоматики и релейной защиты требуют к своим источникам питания в сетях распределительных установок использования оборудования повышенной точности, в которых погрешность величины тока вторичной обмотки трансформатора не будет превышать 10% значения. Маркировка такого класса точности – 10 (Р).
Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока
Строение вторичной обмотки у токовых трансформаторов, которые предназначены для напряжения не более тысячи вольт, имеет некоторые отличия. На высоковольтном приборе устанавливается как минимум две вторичные обмотки.
Принцип их действия аналогичен функционированию повышающего трансформатора. Вне зависимости от уровня мощности первичной обмотки, номинальные показатели тока на вторичной обмотке, как правило, стабильно составляют 5А.
Номинальные значения вторичного тока «I2н» указываются в таблице прилагаемого к устройству паспорта. Номинальные токи на вторичной обмотке равны единице или 5А, но вторые показатели допускаются исключительно в устройствах с первичными токами, не превышающими 4000А.
Однако, допускается также изготовление современных токовых трансформаторных приборов по индивидуальным заказам с номинальными показателями токов вторичного типа на уровне 2.0А или 2,5А.
Номинальный ток первичной обмотки
В зависимости от конструкционных особенностей первичной обмотки, трансформаторы тока могут быть не только многовитковыми, но также одновитковыми и шинными.
На сегодняшний день наибольшее распространение получил второй вариант исполнения устройства.
Одновитковые модели токовых трансформаторов представлены разновидностями, не имеющими индивидуальную первичную обмотку или с наличием индивидуальной обмотки первичного типа.
Для одновитковых моделей без собственной первичной обмотки характерно встроенное, шинное или разъемное выполнение. Первичный токовый уровень, в этом случае, всегда определяется в соответствии со стандартизированными номинальными токами.
Токи номинальные первичного типа «I1н» указываются в паспортных табличных данных трансформаторного прибора, и определяют стандартные коэффициенты трансформации в виде соотношения номинальных токовых показателей на двух видах обмотки устройства.
Подбирать коэффициент трансформации необходимо в строгом соответствии с расчетной нагрузкой, а также с обязательным учетом возможности функционирования установленного устройства в аварийных ситуациях. Токовый номинал на первичной обмотке не может быть меньше, чем максимальные рабочие значения тока эксплуатируемой электрической установки: I2ном.тт>Imах.эу.
Допускается использовать приборы, имеющие завышенные показатели коэффициента при условии максимального уровня нагрузки присоединения тока на вторичной обмотке в 40% и более от номинального тока электросчетчика. Требования при минимальной рабочей нагрузке составляют 5% или более.
Коэффициент трансформации измерительного трансформатора для электросчетчиков
Вот этот параметр для проектировщиков наиболее важен. Сейчас рассмотрим требования по выбору номинального тока первичной обмотки измерительного трансформатора. Номинальный ток первичной обмотки определяет коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации измерительного трансформатора – отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.
Коэффициент трансформации следует выбирать по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме. Согласно ПУЭ допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:
1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.
В литературе можно встретить еще требования по выбору трансформаторов тока. Так завышенным по коэффициенту трансформации нужно считать тот трансформатор тока, у которого при 25%-ной расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке будет менее 10% номинального тока счетчика.
А сейчас вспомним математику и рассмотрим на примере данные требования.
Пусть электроустановка потребляет ток 140А (минимальная нагрузка 14А). Выберем измерительный трансформатор тока для счетчика.
Выполним проверку измерительного трансформатора Т-066 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.
- 140/40=3,5А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.
- 5*40/100=2А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.
- Как видим 3,5А>2А – требование выполнено.
- 14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.
- 5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.
- Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.
- 140*25/100 – 35А ток при 25%-ной нагрузке.
- 35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.
- 5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.
- Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.
Вывод: измерительный трансформатор Т-066 200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.
По трансформаторам тока есть еще ГОСТ 7746—2001 (Трансформаторы тока. Общие технические условия), где можно найти классификацию, основные параметры и технические требования.
