Чем отличается класс точности 0 5 от 0 5s трансформаторов тока
Обновлено: 30.04.2024
Трансформаторы тока типа ТШЛ предназначены для монтажа непосредственно на токопроводящих шинах. Шинный трансформатор предназначен для измерения косвенного тока и может работать в диапазоне температур окружающей среды от -25°С до +55°С) в нормальных условиях внутри помещений и в условиях повышенного воздействия окружающей среды, например на морских судах, в шахтах, в химической промышленности.
СодержаниеПринцип работы
Чаще всего используются трансформаторы тока х / 5 А. Большинство измерительных приборов имеют высший класс точности при 5 А. По техническим и экономическим причинам рекомендуется использовать трансформаторы тока х / 1 А с большой длиной измерительного кабеля. Потери в линии с 1-А трансформаторами составляют всего 4% по сравнению с 5-А трансформаторами.
Конструкция
ТТ ТШЛ представляют собой однофазные системы, предназначенные для наружного применения, тороидальный сердечник с намотанной на него вторичной обмоткой размещён в корпусе и залит электроизоляционной смолой, что обеспечивает эффективную защиту от влаги и нежелательных помех в конструкциях.
Соединительный кабель обычно проходит через сальник в резиновой изоляции и в шине, армированной огнестойкой маслостойкой резиной. Данные устройства не требуют обслуживания и гарантируют безопасные условия работы.
Трансформаторы тока серии ТШЛ доступны для первичных токов от 5 до 2500 А, что обеспечивает надёжность и точность класса 1, что делает их пригодными для широкого спектра промышленных применений. ТА серии ТШЛ доступны в четырёх различных физических размерах с шахматной прямоугольной апертурой, идеально подходящей для шин. Они заключены в защитный ABS-корпус, обеспечивающий отличную механическую прочность и электрическую изоляцию. Стандартные трансформаторы тока серии имеют крепёжные ножки, комплект зажимов сборных шин и крышку клемм.
Также читайте: Способы проверки строчного трансформатора для телевизораТехнические характеристики
ТШЛ трансформаторы соответствуют требованиям стандартов и имеют Сертификат соответствия, выданный органом по сертификации с аккредитацией PCA.
Технический паспорт трансформатора типа ТШЛ-СЭЩ: Открыть и читать файл
Классификация
Трансформаторы тока ТШЛ делятся на классы в соответствии с их точностью. 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, относящихся к текущим и угловым ошибкам.
Классы точности трансформаторов тока ТШЛ связаны с измеренным значением. Если трансформаторы тока работают с низким током по отношению к номинальному току, то точность измерения снижается.
Широкополосные трансформаторы тока также используется (как правило, с осциллографом) для измерения формы сигнала от высокой частоты или импульсных токов в пределах импульсной мощности систем. В отличие от трансформаторов тока, используемых для силовых цепей, широкополосные трансформаторы тока рассчитаны на выходное напряжение на ампер первичного тока.
Если сопротивление нагрузки намного меньше индуктивного сопротивления вторичной обмотки на частоте измерения, то ток во вторичной обмотке отслеживает ток первичной обмотки, а трансформатор обеспечивает выходной ток, который пропорционален измеряемому току. С другой стороны, если это условие не соответствует действительности, то трансформатор является индуктивным и даёт дифференциальный выход. Катушки Роговского использует этот эффект и требует внешнего интегратора, чтобы обеспечить выходное напряжение, которое пропорционально измеренному току.
Цена аппарата
Цены на некоторые аппараты:
Маркировка
Также читайте: Пик-трансформатор 
Требования при эксплуатации
При выборе подходящей модели необходимо учитывать следующие параметры: потребляемая мощность измерительного устройства (с последовательным соединением), длина линии, поперечное сечение линии. Чем длиннее линия и чем меньше поперечное сечение линии, тем более высокие потери при 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 энергопотребление очень низкое (недогрузка), коэффициент перегрузки по току возрастёт, и измерительные устройства будут недостаточно защищены в случае короткого замыкания при определённых обстоятельствах. Если потребляемая мощность слишком высока (перегрузка), это отрицательно влияет на точность.
Как подключить
Трансформаторы данного типа монтируются непосредственно на пути тока или устанавливаются на краю трансформатора. Токопровод, проходящий через отверстие в корпусе трансформатора, является первичной обмоткой. Два резьбовых отверстия позволяют фиксировать устройство в фиксированном положении. Кроме того, на одной стороне корпуса имеются специальные выступы, которые предотвращают накопление воды внутри отверстия в корпусе трансформатора, пока устройство находится на плоской поверхности. Наружные трансформаторы обычно выполнены в корпусе типа: E10, E11, E12, E13.
Чем отличается класс точности 0 5 от 0 5s трансформаторов тока
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.
В чем разница между классами точности 0.5 и 0.5 s
Основные различия двух измерительных величин
Эти 2 класса точности отличаются друг от друга по следующим параметрам:
- Регулярное применение измерительного прибора класса 0,5 приводит к гораздо большему объему недоучетной потребленной электроэнергии, чем при 0,5 S.
- Разница в погрешностях прибора с точностью 0,5 составляет на 0,75% больше его аналога 0,5S.
- Многие приборы с погрешностью 0,5 не выдерживают очередные поверки точности, бракуются проверяющим надзором.
- Величина погрешности меньше у того трансформатора, который обладает меньшим сопротивлением магнитопровода, это есть у прибора класса 0,5S.
- Потребители, установившие в своих домах измерительные приборы класса 0,5, наносят колоссальный урон по энергетике, млн. кВт ежедневно просто так уходят в воздух из-за недоучета трансформаторов, у 0,5S эта величина намного ниже.
- Основная разница этих 2-х величин заключается в том, что основная погрешность в обмотке класс 0,5 не действует ниже 5% от номинального тока. Именно на позициях этого напряжения и происходит основной недоучет потребляемой электроэнергии, который в разы снижается при использовании прибором класса 0,5S.
- В плане точности стоит отдать предпочтение прибору класса 0,5S, уж он точно выдержит периодические поверки на соответствие.
Многие специалисты предполагают, что в скором времени новые трансформаторы измерительного класса 0,5S вытеснят традиционный 0,5.
На многих промышленных учетных узлах и по сей можно встретить измерительные приборы с высоким порогом погрешности формата ТВК-10, ТПЛ-10 и т. д. Разработка их конструкции велась еще в далекий советский период, когда отсутствовало понятие коммерческого учета. Тонкие магнитопроводы этих приборов изготавливались методом шихтовки, из-за этого добиться класс точности выше, чем традиционный 0,5, никак не удавалось. Помимо этого, в подобных приборах не было предусмотрено защиты механизма прочным корпусом, за счет чего их качество со временем существенно снизилось.
Новые модификации, например ТПЛ-10М, созданы на основе применения передовых технологий и самых современным материалов, из-за этого они во многом выигрывают в сравнении с устаревшими аналогами. С целью улучшения показателей точности в механизме трансформаторов стали применять новейшие нанокристаллические сплавы.Подобные приборы повышенной точности пользуются хорошим спросом для установки в бытовых целях, они прекрасно справляются с коммерческим учетом потребленной энергии. Помимо обеспечения должного класса точности, подобные аморфные сплавы способны повышать степень номинальной нагрузки обмоток, создать улучшенную защиту механизма прибора. На выходе получаются достаточно качественные изделия, способные более точно производить расчет потребляемой энергии.
Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ
17 января 2013 k-igorУчет электроэнергии с потребляемым током более 100А выполняется счетчиками трансформаторного включения, которые подключаются к измеряемой нагрузке через измерительные трансформаторы. Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.
1 Номинальное напряжение трансформатора тока.
В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.
2 Класс точности.
Класс точности измерительных трансформаторов тока определяется назначением электросчетчика. Для коммерческого учета класс точности должен быть 0,5S, для технического учета допускается – 1,0.
3 Номинальный ток вторичной обмотки.
4 Номинальный ток первичной обмотки.
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.
Преимущества класса точности 0,5S перед 0,5 для трансформаторов тока
В современном мире, экономия ресурсов, будь то полезные ископаемые, водные ресурсы или деньги, является одним из важнейших принципов успешной деятельности. А для энергетики экономия должна быть чуть ли не главной целью, так как цены на энергоносители постоянно увеличиваются.
В связи с этим, актуально будет провести сравнение классов точности 0,5S и 0,5, и оценить преимущества более точного класса над менее точным. А также, описать характеристики материалов, применяемых для изготовления магнитопроводов ТТ.
Коммерческий учет электроэнергии по стороне высокого напряжения (6-10кV) строится на основе измерительных ТТ, измерительных трансформаторов напряжения (ТН) и трехфазных счетчиков электроэнергии. Кроме этого большая часть измерительных ТТ имеет дополнительную защитную обмотку с которой подается сигнал на устройства релейной защиты при аварийных ситуациях.
Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим график зависимости модуля предельной относительной погрешности ТТ для различных классов точности (Рисунок 1).
Рисунок 1. Графики модуля предельной относительной погрешности ТТ.
Из представленного графика видно, что для ТТ класса 0,5S погрешность нормируется начиная с 1% номинального тока и не может превышать 1,5%. Для ТТ класса 0,5 погрешность для 1% номинального тока не нормируется вообще, на 5% Iн составляет 1,5%, и даже на 20% Iн увеличивается до 0,75%.
К чему это приводит в коммерческом учете электроэнергии? В условиях спада и существенных колебаний нагрузки потребителей, ТТ значительное время работают в режиме действующего значения тока менее 20% Iн. Поскольку погрешность ТТ на малых токах всегда имеет отрицательное значение, применение ТТ класса 0,5 обязательно приведет к большему недоучету потребленной электроэнергии, чем при использовании ТТ класса 0,5S. Просчитаем величину этой разности в недоучете электроэнергии для случая трансформатора тока с номинальным током 150А.
Примем, что трансформатор тока 10 часов в сутки нагружен менее 20% номинального тока. Для промышленности это как правило время с 22.00 до 7.00, в коммунальном секторе это и ночное время, и время с 9.00 до 17.00. Будем считать, что среднее значение нагрузки в это время составляет 5% от номинальной. Разница погрешностей ТТ класса 0,5 и 0,5S на 5% нагрузки составляет 0,75%. Расчет потребленной электроэнергии для ТТ классов 0,5 и 0,5S проведем по формуле:
U – напряжение (10кV)
I – ток (7,5А) (5%Iном)
T – 10 часов
Рисунок 2. Расчет потребленной энергии для ТТ классов 0,5 и 0,5S.
Погрешность трансформатора тока тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление магнитопровода, то есть , чем больше магнитная проницаемость материала, больше сечение сердечника и меньше его длина, а также, чем меньше вторичная нагрузка.
Традиционно для материала сердечников ТТ применяется электротехническая сталь. В трансформаторах тока производства Компании «Бионтоп» измерительные сердечники выполнены из нанокристаллического сплава семейства «Finemet». Такие сплавы начали применяться в конце 80-х годов прошлого столетия в электротехнической промышленности США и Японии. Эти сплавы на основе железа, кремния, бора, ниобия и меди получают путем розлива расплава через тонкую
25мкм фильеру на поверхность вращающегося с большой скоростью охлаждаемого вала. При высокой скорости охлаждения (до 1 миллиона градусов в секунду) атомы сплава не успевают сформировать крупнокристаллическую решетку. Сплав, таким образом, приобретает аморфный, нанокристаллический характер, когда размеры кристаллов и доменов в тысячи раз меньше обычных и уникальные магнитно-электрические свойства.
На рис. 3 представлены типовые петли гистерезиса для электротехнической стали и нанокристаллического сплава.
Рисунок 3. Петля гистерезиса для электротехнической стали и нанокристаллического сплава.
Поскольку ТТ работают в установившемся режиме в малых полях, то для их изготовления необходимо использовать материалы не только с большой магнитной проницаемостью, но и с высокой начальной магнитной проницаемостью.
Сравним характеристики электротехнической стали и нанокристаллического сплава.
Точный учет: трансформаторы тока
Реализуемая в Российской Федерации политика энергосбережения, а также растущая стоимость электрической энергии требуют все большей и большей эффективности ее учета. С этой целью создаются автоматизированные системы учета электроэнергии, в штат предприятий принимаются специалисты для их обслуживания. Для создания и эксплуатации таких систем требуются не только дополнительные капиталовложения, но и решения для ряда технических задач, одна из которых будет рассмотрена в этой статье.
Низшим уровнем в иерархии автоматизированных систем учета является уровень информационно-измерительного комплекса (ИИК). Он включает в себя измерительные трансформаторы, счетчики электрической энергии, вторичные цепи измерительных трансформаторов. Очень важным на этапе построения ИИК является минимизация его погрешности, которая в большей мере зависит от правильного выбора измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН). Проблемы выбора ТН — отдельная тема, которая не затрагивается этим материалом. Стоит лишь отметить, что в отличие от ТТ их погрешности не зависят от изменяющейся нагрузки в контролируемой цепи. С ТТ все значительно сложнее.
Часто проектировщики и эксплуатирующие организации недостаточно серьезно относятся к выбору ТТ для учета. Выбирается ТТ с наилучшим классом точности, не заостряя внимания на других его параметрах. Так поступают будучи уверенными, что использование ТТ с наилучшим классом точности — уже экономия средств. Причиной этого является или неумение правильно выбрать ТТ, или желание сэкономить: устанавливаются трансформаторы тока имеющиеся в наличии, или выбираются ТТ, имеющие меньшую стоимость и более простые в установке, несмотря на ограниченность их метрологических характеристик. Результатом являются значительные финансовые потери, появляющиеся вследствие отсутствия точного учета.
Требования к применяемым в нашей стране трансформаторам тока регулирует ГОСТ 7746-2001 (1). В числе прочих характеристик этим стандартом задан ряд первичных токов и значения вторичных токов (1 и 5 А), с которыми ТТ могут быть изготовлены. Также регламентируются диапазоны измерений первичного тока, при которых должен быть сохранен класс точности: от 5-120% для классов точности 0,5 и 0,2, от 1-120% для классов 0,5S и 0,2S. Таким образом, классы точности с литерой «S» отличаются от прочих увеличенным диапазоном измерений в область минимальных значений (с 5% до 1%). Кроме того, существует требование ПУЭ (п.1.5.17) (2), согласно которому требуется выбирать коэффициент трансформации так, чтобы ток в максимальном режиме загрузки присоединения составлял не менее 40% тока счетчика, а в минимальном — не менее 5%. А ток счетчика, как правило, равняется вторичному току ТТ, поэтому приведенное выше требование можно смело отнести к обмотке учета измерительного трансформатора. Стоит отметить, что требование к минимальному режиму идет вразрез с ГОСТ 7746, т.к. делает нецелесообразным применение ТТ классов точности с литерой «S». Что касается требования 40% в максимальном режиме то оно, вероятно, основано на стремлении минимизировать погрешности ТТ классов без «S» (см. рис. 1), в то время как для классов 0,2S и 0,5S целесообразнее было бы применять критерий «20%», в связи с ростом погрешностей при уменьшении первичного тока ниже этой величины (см. рис.2).
Рис. 1. Токовая и угловая погрешности ТТ классов точности 0,2; 0,5; 1
Рис. 2. Токовая и угловая погрешности ТТ классов точности 0,2S; 0,5S
Итак, при выборе коэффициента трансформации ТТ необходимо «убить двух зайцев»: не только «вписаться» в указанный ГОСТ 7746-2001 диапазон, но и соблюсти требование ПУЭ.
Кроме того, фактическая нагрузка присоединения может быть значительно (в десятки и сотни раз) ниже его номинального тока, как часто случается в сетях распределительных компаний — сети были построены с учетом перспективы развития, которое так и не произошло. В таких случаях нужно обеспечить легитимный учет в области фактических нагрузок и предусмотреть возможность работы присоединения в режиме максимальной пропускной способности, чтобы в случае увеличения объемов транзита электрической энергии не пришлось менять ТТ. Использовать ТТ с завышенным коэффициентом экономически неэффективно, докажем это на конкретном примере. В расчет возьмем только токовую погрешность трансформатора тока, не принимая во внимание его угловую погрешность, а также погрешности других элементов измерительного комплекса — трансформаторов напряжения и счетчика. Имеем трансформатор тока класса точности 0,2S и коэффициентом трансформации обмотки учета 600/5. Используемая мощность силового трансформатора при напряжении 110 кВ равняется 10000 кВА, cos φ равен 0,8. Фактический ток в первичной цепи равен 52,5 А, т.е. 8,75% от номинального первичного тока. При заданной нагрузке токовая погрешность составит примерно 0,31% (см. рис.2), количество неучтенной электрической энергии в год — 217 248 кВ*ч. Принимая стоимость одного киловатт-часа равной 1 руб., получаем неучтенной электроэнергии на сумму 217 248 рублей. При погрешности 0,2 эта сумма составила бы 140 160 рублей, т.е. в полтора раза или на 77 088 рублей меньше. В масштабах распределительных сетевых компаний такое количество неучтенной электроэнергии с каждого силового трансформатора может вылиться в кругленькую сумму. А если загрузка по первичной стороне трансформаторов тока будет еще меньше — цифры будут значительно внушительней, см. табл. 1. Приведенная таблица применима для любого уровня напряжений — необходимо умножить используемую мощность на удельную величину, результатом будет являться годовое количество неучтенной электроэнергии в год, при заданной погрешности ТТ.
| Первичный ток,% номинального значения | Погрешности ТТ класса 0,2S,% | Удельное количество неучтенной э/э, кВт*ч в год |
|---|---|---|
| 1 | ±0,75 | 52,56 |
| 5 | ±0,35 | 24,528 |
| 20 | ±0,2 | 14,016 |
| 100 | ||
| 120 |
Задача обеспечения легитимного учета при малых и номинальных нагрузках присоединений решаема. Отечественной и зарубежной промышленностью производятся трансформаторы тока с расширенным диапазоном измерений — от 0,2 до 200% от номинального тока. Погрешности этого диапазона регламентируются международным стандартом IEС 60044-1 (3)). В частности, для первичных токов свыше 120% номинального тока, погрешности приравнены к значениям, достигаемым при 120% номинала. Зачастую такого диапазона измерений производителям удается достичь применением материалов с высокой магнитной проницаемостью — для изготовления сердечников используются нанокристаллические (аморфные) сплавы, но иногда и применения таких сплавов не требуется. Но существует проблема документального обеспечения улучшенных характеристик: производители при утверждении типа ТТ как средства измерения декларируют испытания на соответствие ГОСТ 7746, т.е. от 1 до 120%. Таким образом, расширенный диапазон номинального тока не подтверждается ничем, кроме заверений заводов-изготовителей. Поэтому, при применении таких ТТ следует убедиться, что расширенный диапазон измерений указан в описании типа и эксплуатационной документации. Следует еще раз отметить, что ГОСТ 7746-2001 не регламентирует погрешностей ТТ при токе свыше 120% номинального. О необходимости внесения в него изменений в части диапазонов первичных токов, расширения значений других параметров передовыми специалистами говорится уже несколько лет (4) и предлагается ввести новые классы точности, однако ГОСТ 7746-2001 до настоящего времени применяется в неизменном виде.
Отдельно необходимо рассмотреть вопрос замены существующих ТТ. К выше обозначенной проблеме выбора коэффициента трансформации обмотки АИИС КУЭ прибавляется проблема сохранения коэффициентов трансформации других обмоток — к ним подключены существующие измерительные приборы, устройства противоаварийной автоматики, телемеханики и релейной защиты. Это, как правило, значительные по величине коэффициенты, определяемые максимальной пропускной способностью присоединений. Таким образом, требуются трансформаторы тока с различными коэффициентами трансформации обмоток АИИС КУЭ, измерений и РЗА. Необходимая кратность Ктт этих обмоток может составлять два, три и более. Такие трансформаторы производятся для уровней напряжений от 6 кВ и выше, но их ассортимент достаточно ограничен — чаще всего это ТТ с кратностью Ктт обмоток измерений и РЗА к Ктт обмотки учета равной двум. Это направление производителями освоено недостаточно, возможно ввиду традиционного подхода проектировщиков к выбору ТТ, хотя выгода при использовании таких ТТ налицо. Производству ТТ с разными коэффициентами обмоток мешают проблемы, связанные с конструкцией ТТ: в связи с тем, что число первичных витков для всех обмоток одинаково, необходимый коэффициент каждой из обмоток достигается варьированием количества ее вторичных витков, как следствие размеры вторичных обмоток увеличиваются и встает вопрос размещения их в габаритах корпуса трансформатора а также достижения требуемой термической и динамической стойкости. К примеру, для трансформаторов тока напряжением 35 кВ и выше изготовление ТТ с различными коэффициентами трансформации возможно при количестве ампервитков измерительной обмотки, большем или равном 1200 (в редких случаях от 600 ампервитков). Даже при наличии таких конструктивных сложностей, производителям удается изготавливать трансформаторы с кратными коэффициентами в широком диапазоне — от 50 до 3000 А. Сегодня предлагается в связи с появлением таких ТТ заменить термин «номинальный ток ТТ» на «номинальный первичный ток вторичной обмотки» (4).
Кроме ТТ с расширенным диапазоном, и кратными коэффициентами трансформации, существуют ТТ с возможностью увеличения коэффициентов трансформации всех обмоток единовременно в два раза, путем изменения количества витков первичной обмотки. У ТТ с такой возможностью существует два первичных вывода, один из которых замыкает первичную обмотку на два витка, другой — на один. Когда замкнуты два витка, коэффициент трансформации понижен, при замыкании на один виток коэффициент трансформации увеличивается в два раза, в соответствии с известной формулой
Производятся и ТТ, у которых коэффициенты трансформации обмоток изменяются по вторичной стороне, используя различное количество ампервитков вторичной обмотки — так называемые ТТ с отпайками.
В настоящее время такие ТТ изготавливаются на напряжения от 10 кВ и выше, как с литой, так с масляной и элегазовой изоляцией.
Рис. 3. Отдельно стоящий
трансформатор тока
Вторичные обмотки существующих ТТ очень часто перегружены. Значение мощности вторичной нагрузки может составлять 150, а то и 200-300% номинальной мощности, а разгрузка ТТ прокладкой новых вторичных цепей кабелем большего сечения не всегда решает задачу. Эта проблема актуальнее всего для обмоток измерений, так как требуется их значительная точность. Поэтому наряду с вышеописанными параметрами ТТ должны иметь достаточно большую номинальную мощность вторичных обмоток, а также возможность изготовления с несколькими измерительными обмотками — тогда мощность нагрузки, которую можно подключить к ТТ, увеличивается кратно количеству измерительных обмоток. Общее число измерительных и релейных обмоток тоже ограничивается конструктивными особенностями отдельных видов ТТ и составляет от 1 до 6, в зависимости от уровня напряжения. С ростом уровня напряжения, увеличиваются габаритные размеры трансформатора — тем больше обмоток можно разместить внутри ТТ.
Также при замене ТТ необходимо учитывать, что коэффициент безопасности приборов должен быть как можно ниже, во избежание выхода из строя оборудования вторичных цепей при возникновении токов короткого замыкания. Это означает, что ток во вторичной цепи должен перестать расти раньше (сердечник должен насытиться), чем будут повреждены установленные во вторичных цепях приборы. Следует отметить, что несмотря на то, что зачастую производители ТТ декларируют возможность работы в классе точности даже при нулевой вторичной нагрузке, догрузка трансформаторов тока требуется, именно исходя из достижения требуемого коэффициента безопасности. Опытным путем доказано, что при уменьшении вторичной нагрузки ТТ его коэффициент безопасности увеличивается в несколько раз (5). Поэтому невозможно понять, на сколько же необходимо догрузить обмотку измерений ТТ для достижения требуемого коэффициента безопасности приборов. В связи с этим необходимо, чтобы изготовители ТТ на каждый производимый тип ТТ приводили кривую зависимости коэффициента безопасности от вторичной нагрузки, это требование тоже должно быть внесено в ГОСТ 7746-2001. Сейчас можно рекомендовать догружать ТТ как минимум до нижнего предела загрузки, регулируемого ГОСТ 7746-2001.
Рис.4. Трансформатор тока,
устанавливаемый на ввод силового
оборудования (встраиваемый ТТ).
Номинальная предельная кратность обмоток, в свою очередь, должна быть выше кратности тока короткого замыкания и не ниже кратности существующего ТТ, для обеспечения нормальной работы существующих релейных защит. Не стоит забывать и о проверке на термическую и динамическую стойкость трансформаторов тока напряжением свыше 1 кВ, выполняемую по ГОСТ Р 52736-2007 (7) — трансформатор не должен выйти из строя при коротких замыканиях в электроустановке.
Какие же ТТ наиболее функциональны? Все зависит от задачи, которая решается при выборе измерительных трансформаторов. Если необходима организация как цепей учета, так и измерения, релейных защит, автоматики и пр. — целесообразно применять отдельно стоящие ТТ (рис.3), так как их функционал гораздо более обширен, чем, например, у ТТ, устанавливаемых на ввод силового оборудования (встраиваемых) (рис.4). В частности, для уровня напряжения 110 кВ последние ограничены классами точности — для отечественных ТТ класс 0,2S достигается только при использовании трансформатора с номинальным первичным током от 600 А, при вторичном токе 5 А. Кроме того, если сравнить отдельно стоящий ТТ с встраиваемым по мощностям вторичных обмоток — встраиваемый также уступает. Поэтому, выгодно применять отдельно стоящие ТТ решении комплексных задач по организации одновременно вторичных цепей учета, измерений и РЗА, а также при новом строительстве объектов, при установке ТТ только для организации учета и при условии наличия больших токов в первичной цепи — целесообразно применение встраиваемых ТТ.
Конечно, большую роль играет стоимость трансформаторов и их монтажа. Здесь однозначно лидирующими являются встраиваемые ТТ наружной установки. Они дешевле в изготовлении, при монтаже не требуют установки отдельных опорных конструкций, а также обслуживания в период эксплуатации, так как имеют литую изоляцию. Но стоит еще раз обратить внимание на ограниченность их применения и недостаточный функционал, по сравнению с отдельно стоящими ТТ.
Выводы
- При выборе ТТ необходимо учитывать соотношение номинального первичного тока обмотки учета и фактической нагрузки. Использование ТТ с большими номинальными первичными токами при значении фактических нагрузок присоединений менее 20% от номинального первичного тока ТТ экономически нецелесообразно и приводит к тому, что часть транзита электрической энергии не учитывается, это может повлечь финансовые потери.
- Производимые промышленностью измерительные трансформаторы могут обеспечить точный учет и в области минимальных нагрузок присоединений, и при максимальной пропускной способности линии, используя расширенный диапазон измерений от 1 до 200%, при условии документального подтверждения работы ТТ в классе точности в этом диапазоне.
- При замене существующих ТТ доступны ТТ с различными Ктт обмоток или ТТ с отпайками — таким образом будет обеспечиваться достаточная точность учета и сохранение существующих коэффициентов трансформации обмоток измерений и РЗА. Также можно использовать ТТ с изменяемым количеством первичных витков. При этом необходимо помнить, что при переключении изменяется Ктт всех обмоток одновременно.
- Номинальная мощность обмоток изготавливаемых в настоящее время трансформаторов тока достигает 50-60 ВА — этого, как правило, достаточно для работы в допустимых классах точности. Также возможно производство ТТ с увеличенным количеством обмоток измерений и/или РЗА.
- Необходимо выбирать ТТ с как можно более низким коэффициентом безопасности приборов. Не нужно забывать о догрузке вторичных обмоток — с уменьшением их загруженности увеличивается коэффициент безопасности. Кроме того, необходимо, чтобы производители ТТ декларировали для каждого типа зависимость коэффициента безопасности приборов от вторичной нагрузки.
- При замене ТТ необходимо следить за тем, чтобы номинальная предельная кратность обмоток РЗА была не менее кратности существующих ТТ и выше кратности токов КЗ. Также необходимо осуществлять проверку на термическую и динамическую стойкость.
- Отдельно стоящие ТТ значительно функциональнее встраиваемых, поэтому их использование целесообразно при реконструкции распределительных устройств и новом строительстве. При установке ТТ только для учета и соблюдении условия наличия значительных токов в первичной цепи — возможно применение встраиваемых ТТ.
Используемая литература
Серяков Андрей Александрович,
главный инженер проекта
Управления технического сопровождения
ООО «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ»
ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА, ПИТАЮЩИХ РЗ
Трансформаторы тока, питающие РЗ, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов КЗ, на которые РЗ должна реагировать. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи ТТ I1 ном,и, следовательно, точная работа ТТ должна обеспечиваться при первичных токах I1 >I1 ном.
Предельные значения I1 max и соответствующие им допустимые Zн из условия 10%-ной погрешности должны давать заводы, изготавливающие ТТ. Предельные значения I1 max обычно даются в виде кратности этого тока по отношению к номинальному первичному току ТТ: К1 тах = I1 max/I1 ном.
Кроме РЗ ТТ питают измерительные приборы. Точность работы ТТ, питающих измерительные приборы, характеризуется классом точности, а РЗ – предельной кратностью первичного тока I10 = I1 max/I1 ном и допустимой нагрузкой Zн.доп, при которых гарантируется, что полная погрешность ТТ е не превысит 10%. Погрешности класса точности устанавливают, исходя из условий точной работы измерительных приборов в диапазоне токов нормальных режимов, а погрешность при предельной кратности тока К10и нагрузке Zн.доп в соответствии с требованиями, предъявляемыми РЗ.
Трансформаторы тока класса Р предназначены для РЗ, и поэтому их погрешности при номинальных токах не нормируются. Работа ТТ с погрешностью, соответствующей классу, обеспечивается при нагрузке вторичной обмотки, не выходящей за пределы номинальной.
При предельной кратности К10 и нагрузке Zн, соответствующей любой точке кривой К10 = f(Zн), ТТ работают на перегибе характеристики намагничивания в точке H (рис.3.4 и 3.6), т.е. вблизи начала насыщения магнитопровода. Соответствующий этой точке ток Iнаc и является указанным выше предельным максимальным током.
На рис.3.5, б приведена характеристика предельной кратности ТТ типа ТФЗМ 110 OБ-IV-5-88 вторичной обмотки класса точности 10Р для разных К10[27].
Аналогичные характеристики заводы, производящие ТТ, представляют и для других классов обмоток. Эти характеристики при необходимости могут использоваться для оценки нагрузки на ТТ и значений токов, при которых погрешность ТТ не превышает 10%.
называемые магнитными ТТ (МТТ). Вторичная обмотка МТТ располагается вдали от токоведущих частей на стальном сердечнике и не требует специальной изоляции от высокого напряжения. Первичный ток, протекая по проводу защищаемого объекта, создает магнитное поле. Часть силовых линий этого поля замыкается по сердечнику МТТ, индуцируя ЭДС Е2. Размеры и стоимость такого устройства значительно меньше, чем у обычных ТТ, но его мощность невелика (примерно 0,5 Вт).
Для уменьшения влияния помех в ОРГРЭС разработаны магнитные ТТ с дифференциальными датчиками типа ТВМ. Подобные ТТ представляют собой стальной сердечник П-образной формы с двумя одинаковыми, соединенными встречно-последовательно обмотками 1 и 2, надетыми на полюсы сердечника (рис.3.24, б).
Проекция провода фазы А, для контроля за которым предназначен изображенный на рис.3.24, б датчик, находится в центре сердечника. Магнитный поток ФА,пропорциональный току IА,проходит по полюсам сердечника в противоположных направлениях. При этом, поскольку обмотки ТВМ соединены встречно, ЭДС обеих обмоток суммируются арифметически: ЭДС ЕАравна удвоенной ЭДС каждой обмотки.
Магнитные потоки, создаваемые токами других фаз (например, Ф'Ви Ф''В,пропорциональные току IB),проходят по полюсам ТВМ в одном направлении, и индуцируемые ими ЭДС в обмотках вычитаются. Благодаря этому уменьшаются помехи, создаваемые в ТВМ токами соседних фаз. Трансформаторы ТВМ устанавливаются на разъединителях или отделителях высокого напряжения и крепятся с помощью фиксаторов из немагнитного материала.
В связи с внедрением микроэлектронных и микропроцессорных РЗ, имеющих очень малое потребление цепей тока и напряжения, разрабатываются ТТ и ТН, в которых информация о значениях тока и напряжения передается с помощью волоконно-оптических каналов. Существует несколько способов выполнения таких измерительных трансформаторов. Один из них основан на установке на потенциале ЛЭП маломощных датчиков тока и напряжения и системы преобразования информации о токах и напряжениях в цифровую форму. Эта информация передается по оптическому каналу, имеющему хорошие изолирующие свойства, на оптико-электронные приемники, расположенные на потенциале земли, где осуществляется обратное преобразование световых импульсов в напряжения, пропорциональные току и напряжению ЛЭП. Такие ТТ и ТН пока не получили широкого распространения, так как в энергосистемах продолжается использование электромеханических устройств РЗ, потребление которых велико, и мощности оптико-электронных ТТ и ТН оказывается недостаточно.
Читайте также: