25. Измерительные трансформаторы тока. Назначение, принцип действия, основные параметры, классификация, типы и конструкция итт. Условия выбора итт. Схемы включения итт.

Предназначены:

1) для преобразования токов и напряжений первичных цепей в стандартные номинальные токи (1А или 5А) и напряжения (100 В или В) на которые предназначены измерительные приборы устройств РЗА;

2) для отделения цепей измерений и защиты от первичных цепей ВН.

Измерительные ТТ

Рисунок 5 – ИТТ

поток намагничивания, .

– начало первичной обмотки, – конец первичной обмотки;

– начало вторичной обмотки, – конец вторичной обмотки.

ТТ работает в режиме близком к к.з., размыкать вторичную обмотку при протекании тока в первичной нельзя, т.к. на вторичной обмотке возможны перенапряжения до нескольких десятков кВ.

При прохождении тока в первичной обмотке от Л₁ к Л₂ за начало вторичной обмотки принимается тот её конец, из которого ток выходит в цепь нагрузки – И₁, и тогда во вторичной цепи направление тока будет таким же, как в первичной.

Основные параметры ТТ

1) – номинальное (линейное) напряжение первичной обмотки;

2) – номинальный первичный ток (1А…40 000 А);

3) – номинальный ток вторичной обмотки (1А или 5А);

– коэффициент трансформации ТТ (знак « » т.к. есть потери в магнитопроводе);

– токовая погрешность, характеризует класс точности ТТ.

Класс точности ТТ:

0,1 0,2 0,5 1 3 5 10

, при 100…120% .

(0,1 означает ). Обмотки с таким классом точности предназначены для подключения измерительных приборов.

Класс точности ТТ:

0,2s 0,5s

, при 20…120% .

– выдерживаются при более широком диапазоне 20…120% . Обмотки с таким классом предназначены для подключения коммерческих счетчиков эл. энергии. Причем 0,2s для 110 кВ и выше; 0,5s для цепей меньшего напряжения. Для класса точности 0,2s при 1% .

Класс точности ТТ:

5p 10p

– предназначены для подключения устройств РЗА.

ТТ подлежат поверке. Межповерочный интервал - промежуток времени, в течение которого измерительный трансформатор тока выдаёт правильные показания. По его истечении требуется либо поверка прибора, либо его замена на новый. Межповерочный интервал указывается в паспорте прибора и составляет от 4 до 16 лет в зависимости от модели и производителя.

6) – номинальная мощность вторичной обмотки (нагрузка) для заданного класса точности.

Классификация ТТ

1) по роду установки:

– для закрытой установки;

– наружная установка;

– встраиваемые в электрооборудования;

– для работы в специальных помещениях.

2) по принципу конструкции:

О – опорные, устанавливаются на опорные плоскости;

П – проходные, устанавливаются в проёмах стен, потолков, металлоконструкциях;

В – встраиваемые в электрооборудования, баковые выключатели;

Р – разъёмные, для установки на шинах и кабелей без отключения токовой цепи;

Ш – шинные, когда первичной обмоткой является шина, пропущенная через отверстие магнитопровода ТТ.

3) по числу :

– с одним коэффициентом трансформации;

– с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми путём изменения числа витков первичной или/и вторичной обмотки, а также путём применения нескольких вторичных обмоток с различным числом витков, соответствующих различным значениям номинального первичного и вторичного тока;

4) по числу витков первичной обмотки:

О – одновитковые, в одновитковых ТТ при токах до 400-600 А и использовании стали среднего класса МДС может быть недостаточно для возбуждения магнитного потока и получения высокого класса точности;

– многовитковые.

Рисунок 6 – Схемы многовиткового (а) и одновиткового (б) ТТ

5) по числу вторичных обмоток (с одной или с несколькими);

6) по типу изоляции:

Л – литая;

Ф – фарфоровая;

П – пластмасса;

М – масляная;

Г – газонаполненная.

7) по методу преобразования:

– электромагнитные;

– оптико-электронные. Измеряемый ток преобразуется в световой поток, поток передаётся от передающего устройства под высоким напряжением в приёмное устройство; затем световой поток преобразуется в электрический сигнал, воспринимаемый измерительными приборами; используется эффект Фарадея (световой поток изменяется в магнитном поле) или эффект Поккельса (световой поток изменяется в электрическом поле), по изменению светового потока определяют значение тока.

Примеры ТТ

Трансформаторы тока внутренней установки

Трансформаторы тока 0,4 (0,66) кВ

Опорный ТОП-0,66 (длина 85 мм, ширина 86 мм, высота 108 мм)	Шинный ТШП-0,66 (78 мм х 83 мм х 103 мм)		Шинный ТШП-0,66 (78 мм х 106 мм х 188 мм)
Шинный ТШЛ-0,66-III-3-2(3) (146 мм х 170 мм х 147 мм)		Шинный ТШЛ-0,66-VI (147 мм х 160 мм х 174 мм)

Трансформаторы тока 0,4 (0,66) кВ

Опорный ТОЛК-10-1 (длина 270 мм, ширина 165 мм, высота 245 мм)		Опорный ТОЛ-10-М (длина 260 мм, ширина 180 мм, высота 224 мм)		Опорный ТОЛ-20 (длина 325 мм, ширина 178 мм, высота 333 мм)
Проходной ТПОЛ-10М (длина 414 мм, ширина 170 мм, высота 220 мм). Трансформатор тока, проходной (выполняет функцию проходного изолятора), одновитковый (одна первичная обмотка), с литой эпоксидной изоляцией, на напряжение 10 кВ, изготавливают на токи не менее 400 А.		Проходной ТЛП-10. Трансформатор тока, проходной, с литой эпоксидной изоляцией, на напряжение 10 кВ, первичная обмотка состоит из нескольких витков, изготавливают на первичный ток от 5 А (при небольших токах магнитодвижущая сила мала, поэтому для ее увеличения делают большее число витков в первичной обмотке)		Шинный ТПШЛ-10. Трансформатор тока, проходной, шинного типа, с литой эпоксидной изоляцией, на напряжение 10 кВ, первичной обмоткой является шина присоединения. Шинные трансформаторы имеют отверстия для прохода шин. Встраиваются в КРУ, шинопроводы.
Опорный ТЛК-35 III-II (длина 760 мм, ширина 652 мм, высота 816 мм)	Опорный ТОЛ-35 III-7.2 (длина 334 мм, ширина 400 мм, высота 681 мм)		Проходной ТПЛ-35 III (длина 1150 мм, ширина 242 мм, высота 310 мм)

Трансформаторы тока встроенные.

Устанавливаются в КРУ, силовые трансформаторы (тип ТВТ), выключатели (тип ТВ). Используются для напряжения до 750 кВ.

ТВ-ЭК-М1 М1 - без литой изоляции для установки внутри силовых трансформаторов в среде масла или в баковых выключателях в воздушной среде	ТВ-ЭК-М2 М2 - с литой изоляцией для внутренней установки в токопроводах	ТВ-ЭК-М3 М3 - с литой изоляцией для наружной установки на вводах силовых трансформаторов или высоковольтных выключателей

Трансформаторы тока наружной установки

Трансформаторы тока 110 – 750 кВ

ТОЛ-110 III (длина 2290 мм, ширина 712 мм, высота 1706 мм)	ТОГФ-110 (длина 1040 мм, ширина 678 мм, высота 2390 мм) ТОГФ-220 (длина 1143 мм, ширина 805 мм, высота 3305 мм) ТОГФ-330 (длина 1274 мм, ширина 941 мм, высота 4151 мм) Элегазовые с фарфоровой изоляцией	ТОГП-500 (длина 1444 мм, ширина 1106 мм, высота 5793 мм) Элегазовые с фарфоровой изоляцией

ТФЗМ-110 Выпускаются от 35 до 500 кВ	ТФРМ 750 А – У1 (ширина 3000 мм, высота 9265 мм) Выпускаются 500, 750 кВ	TG 220 (ABB) элегазовые Выпускаются от 35 до 750кВ

ТФЗМ – трансформатор тока опорного типа в фарфоровом корпусе с масляной изоляцией, обмотки – звенья (в полом фарфоровом изоляторе, заполненном маслом, расположены обмотки и магнитопровод, конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи). Звеньевая конструкция с изоляцией обмоток бумажно-масляного типа показана на рисунке. ТФЗМ конструктивно состоит из первичной и нескольких вторичных обмоток. На первичную и вторичные обмотки нанесена изоляция (ленты кабельной бумаги).

ТФРМ - трансформатор тока опорного типа, каскадный, в фарфоровом корпусе (изоляторе) с масляной изоляцией, обмотки рымовидного типа. Наличие двух каскадов позволяет выполнить изоляцию обмоток не на полное фазное напряжение, а на его часть.

Схемы соединений вторичных обмоток ТТ

Для питания вторичных устройств применяют различные схемы соединения вторичных обмоток ТТ (см. рис. 3). Для задач измерений, учёта и контроля качества электрической энергии рекомендуется схема полной звезды. В релейной защите применяются и другие схемы соединений вторичных обмоток ТТ.

Рисунок 7 – Схемы соединений трансформаторов тока: а) в одну фазу;

б) «неполной звездой»; в) «полной звезды»

Условия выбора ТТ

№	Характеристика	Условия	Примечание
Выбор ТТ
1	Номинальное напряжение		– номинальное напряжение сети
2	Первичный номинальный ток
3	Класс точности и конструкция	В зависимости от назначения	Например, трансформаторы, предназначенные для питания счётчиков электрической энергии, должны иметь класс точности 0,2S или 0,5S.
Проверка ТТ
4	Электродинамическая стойкость	или	– кратность электродинамической стойкости. Электродинамическая стойкость трансформаторов шинного типа определяется устойчивостью шинной конструкции (если шины стойки, то проверка не нужна)
5	Термическая стойкость	или	– кратность термической стойкости
6	Вторичная нагрузка		– фактическая нагрузка вторичной обмотки ТТ; – номинальная нагрузка вторичной обмотки ТТ для заданного класса точности

Фактическая нагрузка определяется мощностью измерительных приборов, подключенных к ТТ, и величиной потерь мощности в контрольных кабелях и переходных контактах. Исходя из этого:

где – мощность, потребляемая всеми измерительными приборами по токовым цепям, (приводится производителем в паспорте и руководстве по эксплуатации на прибор);

– номинальный вторичный ток ТТ (1 или 5 А)

– суммарное сопротивление переходных контактов (0,05 Ом до трёх приборов, 0,1 Ом при более трёх приборах);

– сопротивление контрольного кабеля токовых цепей (во вторичной цепи), находится по формуле:

где (расстояние от места установки ТТ до места установки измерительного прибора) – при соединении ТТ в полную звезду;

– при соединении ТТ в неполную звезду;

– при включении ТТ в одну фазу;

– удельное сопротивление медной жилы кабеля, применяется на электростанциях с агрегатами 100 МВт и выше; в остальных случаях используют как медные провода, так и провода с алюминиевыми жилами ;

– для медной жилы, для алюминиевой жилы,

– для коммерческих счетчиков (медная жила);

– для коммерческих счетчиков (алюминиевая жила);

Можно выразить сечение кабеля:

26. Измерительные трансформаторы напряжения. Назначение, принцип действия, основные параметры, классификация, типы и конструкция ИТН. Условия выбора ИТН. Схемы включения ИТН. Емкостные делители напряжения.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) состоят из магнитопровода, первичной обмотки, одной, двух или трёх вторичных обмоток. На первичную обмотку подаётся высокое напряжение U₁, напряжение вторичной обмотки U₂ подведено к измерительным приборам.

Схема включения ТН к первичной цепи показана на Рисунке 2.1. Для безопасности обслуживания один вывод вторичной обмотки заземлён. ТН работает в режиме близком холостому ходу, так как сопротивление параллельно подключаемых приборов большое, а потребляемый ими ток невелик.

Основные параметры трансформатора напряжения:

Номинальное напряжение U_1ном – номинальное первичное напряжение, на которое рассчитана изоляция первичной обмотки.

Номинальный вторичное напряжение U_2ном. – напряжения, для которого предназначены приборы, подлежащие присоединению к вторичной обмотке ТН. Номинальное напряжение вторичной обмотки стандартизировано и может быть 100 или 100/3 В. Вторичных обмоток может быть несколько.

Номинальный коэффициент трансформации – отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному:

Погрешность по напряжению – разность вторичного напряжения, увеличенного в КТН раз, и первичного напряжения, отнесённая к первичному напряжению:

По величине токовой погрешности выпускаю ТН разных классов точности. Наименование класса соответствует наибольшей допустимой погрешности в напряжении, выраженной в процентах. Выделяют классы точности ТН (вторичных обмоток):

0,1 0,2 0,5 1 3 – для измерительных приборов;

3Р 6Р – для устройств релейной защиты и автоматики, управления, сигнализации.

Угловая погрешность – определяется, как погрешность в угле сдвига δ вектора вторичного напряжения относительно вектора первичного напряжения.

Номинальная вторичная мощность (нагрузка) 𝑺_𝟐ном – номинальная нагрузка вторичной обмотки ТН для данного класса точности. Для трёхфазных трансформаторов за номинальные мощности принимают трёхфазные мощности.

Классификация трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения классифицируют по следующим признакам.

1. По роду установки:

- наружной установки;

- внутренней установки;

- внутри оболочек комплектных изделий (газовая среда, изолированная от наружного воздуха, не изолированная от наружного воздуха – категории по ГОСТ 15150).

2. По числу фаз:

- трёхфазные;

- однофазные.

3. По наличию или отсутствию заземления вывода первичной обмотки.

4. По принципу конструкции

Основные признаки классификации отражаются в буквенных обозначениях трансформаторов:

Н – трансформатор напряжения,

З – заземляемый вывод обмотки ВН,

О – однофазный,

Т - трёхфазный (в обозначении НТМИ),

ДЕ – с емкостным делителем напряжения,

И – трёхфазный с дополнительными обмотками для контроля изоляции сети,

А – антирезонансная конструкция,

П – с встроенным защитным предохранителем,

М – масляная изоляция,

С – сухой (воздушно-бумажная изоляция,

Л – исполнение с литой изоляцией,

К – залитый компаундом (в обозначении НОСК) или с компенсационной обмоткой (в обозначении НТМК),

Ф – с фарфоровой покрышкой,

Г – газовая изоляция,

П – полимерная изоляция.

5. По числу ступеней трансформации.

6. По числу вторичных обмоток.

7. По виду изоляции.

8. По методу преобразования (электромагнитный или оптикоэлектронный)