Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) являются первым звеном в цепях измерения, учёта электроэнергии и релейной защиты. От правильного выбора этих аппаратов зависит точность коммерческого и технического учёта, корректность работы систем РЗА и безопасность эксплуатации электроустановок.
Выбор ТТ и ТН регламентируется следующими нормативными документами:
Класс точности ТТ определяет допустимые пределы токовой и угловой погрешностей при нормированных условиях эксплуатации. Согласно ГОСТ 7746-2015, для измерительных обмоток установлены классы точности 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1,0; 3,0, а для защитных обмоток — 5P и 10P.
Буква «P» (Protection) указывает на защитное назначение обмотки. Номинальная предельная кратность Kпр определяет наибольшее отношение первичного тока к номинальному, при котором полная погрешность не превышает установленного предела. Типовые значения Kпр: 5, 10, 15, 20, 30. Обозначение вида «10P20» означает: класс точности 10P, предельная кратность 20.
Выбор ТТ выполняется по следующему алгоритму:
Uном ТТ ≥ Uном сети
Номинальное напряжение ТТ должно быть не менее номинального напряжения электроустановки, в которую он устанавливается.
Номинальный первичный ток I1ном выбирается из стандартного ряда (10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100 А и их десятичные кратные) таким образом, чтобы он был ближайшим большим к максимальному рабочему току присоединения Iраб.макс:
I1ном ≥ Iраб.макс
Стандартный вторичный ток: 5 А (основной) или 1 А (для длинных кабельных трасс).
Нагрузка вторичной цепи ТТ не должна превышать номинальную, иначе погрешность трансформатора выйдет за пределы класса точности. Полное сопротивление нагрузки вторичной обмотки состоит из трёх составляющих:
Z2 = Zпр + Zкаб + Zконт
где:
Zпр — суммарное сопротивление обмоток подключённых приборов, Ом;
Zкаб — сопротивление соединительных кабелей, Ом;
Zконт — сопротивление контактных соединений (принимается 0,05–0,1 Ом).
Rкаб = ρ × lрасч / S
ρ — удельное сопротивление проводника (медь: 0,0175 Ом·мм2/м; алюминий: 0,029 Ом·мм2/м);
lрасч — расчётная длина провода, м (зависит от схемы соединения ТТ);
S — сечение жилы кабеля, мм2.
S2 факт = Z2 × I2ном2 ≤ S2ном
где S2ном — номинальная мощность вторичной обмотки ТТ, ВА (из каталога).
Типовые значения S2ном для ТТ 6–10 кВ: 5, 10, 15, 20, 30 ВА.
Iт2 × tт ≥ Iкз2 × (tоткл + Ta)
Iт — номинальный ток термической стойкости ТТ (из каталога), кА;
tт — время протекания тока термической стойкости (обычно 1 или 3 с);
Iкз — расчётный ток КЗ в точке установки ТТ, кА;
tоткл — время отключения КЗ (время срабатывания РЗА + время отключения выключателя), с;
Ta — постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
iдин ≥ iуд
iдин — номинальный ток электродинамической стойкости ТТ (амплитудное значение), кА;
iуд — ударный ток КЗ в точке установки ТТ, кА.
Для обмоток класса 5P и 10P необходимо убедиться, что при максимальном токе КЗ трансформатор не входит в насыщение:
Kпр × I1ном ≥ Iкз.макс / Kcх
где Kпр — номинальная предельная кратность ТТ; Kcх — коэффициент схемы (1 для полной звезды, √3 для неполной звезды).
Трансформатор напряжения (ТН) предназначен для понижения высокого напряжения первичной цепи до стандартного вторичного (100 или 100/√3 В) с целью питания измерительных приборов, счётчиков и устройств РЗА. Выбор ТН регламентируется ГОСТ 1983-2015.
Номинальная мощность ТН по ГОСТ 1983-2015 выбирается из ряда: 10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 ВА. Мощность нагрузки, подключённой ко вторичной обмотке, не должна превышать номинальную мощность ТН в заданном классе точности:
S2 факт = ∑Sприбор,i ≤ S2ном
где Sприбор,i — мощность, потребляемая каждым подключённым прибором, ВА.
При определении фактической нагрузки ТН суммируются мощности всех подключённых приборов: вольтметров, ваттметров, счётчиков электроэнергии, реле напряжения, регистраторов и др. Необходимо учитывать потери в соединительных проводах, которые для коротких трасс обычно составляют 2–5% от суммарной нагрузки.
Ячейка КРУ 10 кВ, отходящий кабельный фидер.
Номинальная мощность нагрузки: Sнагр = 1600 кВА
Ток КЗ на шинах 10 кВ: Iкз = 12 кА, iуд = 30 кА
Подключённые приборы: амперметр (0,5 ВА), счётчик (2,5 ВА), терминал РЗА (1,0 ВА)
Длина кабеля от ТТ до панели: l = 30 м, сечение S = 4 мм2 (медь)
Схема соединения ТТ: полная звезда
Iраб = Sнагр / (√3 × Uном) = 1600 / (1,732 × 10) = 92,4 А
Выбираем I1ном = 100 А → коэффициент трансформации 100/5
Rкаб = 0,0175 × 30 / 4 = 0,131 Ом (полная звезда: lрасч = l)
Rпр = (0,5 + 2,5) / 52 = 0,12 Ом
Rконт = 0,05 Ом
Z2 = 0,131 + 0,12 + 0,05 = 0,301 Ом
S2 факт = 0,301 × 52 = 7,5 ВА
Выбираем ТТ с S2ном = 10 ВА ≥ 7,5 ВА — условие выполнено.
Требуется: Iт2 × tт ≥ Iкз2 × tрасч
Каталожные данные ТТ: Iт = 20 кА, tт = 1 с → 202 × 1 = 400 кА2·с
Расчёт: 122 × 0,7 = 100,8 кА2·с < 400 — условие выполнено.
Каталожные данные: iдин = 52 кА ≥ iуд = 30 кА — условие выполнено.
Принимаем ТТ типа ТОЛ-10 100/5, класс точности обмоток: 0,5S/10P20, номинальная мощность 10 ВА.
Основное различие заключается в диапазоне нормирования погрешности. Класс 0,5 нормирует погрешность от 5% до 120% номинального тока, а класс 0,5S — от 1% до 120%. Это означает, что ТТ класса 0,5S обеспечивает заданную точность при значительно меньших токах нагрузки, что особенно важно для коммерческого учёта в ночные часы и при малой загрузке трансформаторов. Аналогичное различие существует между классами 0,2 и 0,2S. Согласно ГОСТ 7746-2015, проверка обмоток класса 0,5S проводится по пяти точкам: 1%, 5%, 20%, 100% и 120% от номинального тока.
Обозначение 10P20 расшифровывается следующим образом: 10 — предел полной погрешности в процентах, P — Protection (защитная обмотка), 20 — номинальная предельная кратность. Это означает, что при токе, превышающем номинальный в 20 раз (то есть при токе КЗ), полная погрешность трансформатора не превысит 10%. Предельная кратность определяет, до какого тока ТТ передаёт сигнал без значительного насыщения сердечника, что критично для правильной работы устройств релейной защиты.
Трансформатор тока является повышающим трансформатором: его первичная обмотка имеет малое число витков (часто один), а вторичная — значительно больше. При разомкнутой вторичной обмотке первичный ток полностью становится намагничивающим, что вызывает глубокое насыщение сердечника. Это приводит к сильному нагреву магнитопровода (вплоть до разрушения изоляции и возгорания) и возникновению высокого напряжения на зажимах вторичной обмотки (сотни и тысячи вольт), опасного для жизни. Поэтому перед отключением приборов от ТТ его вторичная обмотка должна быть замкнута накоротко через специальные испытательные зажимы.
Трансформаторы тока с вторичным номинальным током 1 А применяются при большой длине соединительных кабелей между ТТ и измерительными приборами (панелями). Потери мощности в кабеле пропорциональны квадрату тока: при переходе от 5 А к 1 А потери снижаются в 25 раз. Это позволяет использовать кабели меньшего сечения или прокладывать их на большие расстояния без нарушения класса точности. Однако большинство стандартных измерительных приборов рассчитаны на ток 5 А и обеспечивают при нём более высокий класс точности.
Для контроля изоляции сети с изолированной или компенсированной нейтралью (6–35 кВ) применяются трёхобмоточные трансформаторы напряжения с дополнительной обмоткой, соединённой в разомкнутый треугольник. Группа из трёх однофазных ТН типа НТМИ или один трёхфазный пятистержневой ТН типа НТМИ обеспечивает напряжение 3U0 на выводах разомкнутого треугольника при однофазном замыкании на землю. Класс точности дополнительной обмотки — 3P или 6P по ГОСТ 1983-2015. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки: 100/√3 В, дополнительной: 100/3 В.
Предельная кратность Kпр — это наибольшее отношение первичного тока к номинальному, при котором полная погрешность ТТ не превышает значения, установленного для данного класса точности (5% для класса 5P или 10% для класса 10P). При превышении тока предельной кратности сердечник ТТ входит в насыщение, и вторичный ток перестаёт пропорционально отражать первичный. Для корректной работы токовых защит необходимо, чтобы при максимальном токе КЗ ТТ не насыщался, то есть произведение Kпр × I1ном должно быть не менее расчётного тока КЗ.
Современные трансформаторы тока среднего напряжения (6–35 кВ) могут иметь до четырёх вторичных обмоток, каждая со своим классом точности и номинальной нагрузкой. Типовые комбинации: 0,2S/0,5/10P, 0,5S/10P, 0,2S/0,5S/5P/10P. Это позволяет одним трансформатором обеспечить коммерческий учёт, технические измерения и питание различных ступеней релейной защиты без взаимного влияния цепей. Каждая обмотка должна быть нагружена не более номинальной мощности.
1. ГОСТ 7746-2015 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».
2. ГОСТ 1983-2015 «Трансформаторы напряжения. Общие технические условия».
3. ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 «Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока».
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание. Главы 1.5, 3.2, 4.2.
5. Вавин В. Н. «Трансформаторы тока». Учебное пособие. М.: Энергоатомиздат.
6. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. «Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования». М.: БХВ-Петербург.
7. Киреева Э. А., Цырук С. А. «Измерительные трансформаторы тока и напряжения с литой изоляцией».
8. Чернобровов Н. В., Семёнов В. А. «Релейная защита энергетических систем». Учебник для вузов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.