Трансформаторы тока. Принцип действия, конструкции, марки. Векторные диаграммы, классы точности.
Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 3.29) и две обмотки первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.
К основным параметрам трансформатора тока относятся: U1ном – напряжение первичное номинальное; I1ном – ток первичный номинальный; I2ном – ток вторичный номинальный (1 А, 5 А, редко другие значения); Kтном – номинальный коэффициент трансформации (I1ном/ I2ном) и другие.
Рис. 3.29. Схема включения трансформатора тока:
1 – первичная обмотка; 2 – магнитопровод; 3 – вторичная обмотка
По конструкции первичной обмотки различают одновитковые (стержневые, шинные и встроенные в высоковольтные выключатели и во вводы силовых трансформаторов) и многовитковые (петлевые, катушечные). При значениях первичного тока менее 600 -800 А намагничивающая сила мала, что затрудняет применение одновитковых трансформаторов тока.
На рисунках рис. 3.30 – рис.
Рис. 3.30. Опорный трансформатор тока Рис. 3.31. ТШЛ-10 на токи 1000- ТОЛК-6, ТОЛК-10 50-600 А, 1,5 А 5000 А
(для КРУ взрывобезопасные) ТШЛ-20-1 на токи 3000-18000 А.
0,2S, 02, 0,5S, 0,5, 1, 5Р,10Р,
Типа ТОЛ-10 на токи10-2000 А
0,2S, 02, 0,5S, 0,5,10Р,
Проходной ТТ ТПОЛ-10 20-200 и 300 -2000 А, опорно-проходные ТТ ТЛ-10 на токи 50-3000 А, ТПЛК-10 на ток 10-2000 А
Рис. 3.32. ТПОЛ-10 Рис. 3.33. ТОЛ-35III-IV
на ОРУ на токи 100-2000 А
а) б)
Рис. 3.34. Элегазовый ТТ ТРГ- 110 кВ (а) и его принципиальная схема электрических соединений (б)
ТТ типа ТРГ токи 200-2000 А на 220 кВ первичные токи 300-3000 А.
. 5- по заказу
Конструкция маломасляного измерительного трансформатора тока типа IMB (ABB) приведена на рис. 11.2.
.
Рис. 3.35. Маломасляные измерительные трансформаторы тока типа IMB (ABB):
1 газовая подушка; 2 крышка отверстия для заливки масла (не показано); 3 кварцевый песок; 4 токопровод с бумажной изоляцией; 5 сердечники/вторичные обмотки; 6 коробка вторичных выводов; 7 емкостной вывод (поставляется под заказ); 8 расширительная система; 9 указатель уровня масла; 10 вывод первичной обмотки; 11 заземляющий вывод
11.2.2. Векторные диаграммы, классы точности.
Погрешности трансформаторов тока можно определить по векторной диаграмме (рис. 11.3). Погрешности по току соответствует отрезок а – б, а по углу – угол δ. В зависимости от значения погрешности по току выраженной в процентах различают следующие классы точности: 0,2; 0,5, 1; 3; 5; 10.
Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному току. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.
При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает.
Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов и АИИС КУЭ, класса 0,5 - для АСУ ТП, класса 1 для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 для релейной защиты.
Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).
Рис. 11.3. Векторная диаграмма измерительного трансформатора тока
Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.
Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или щунтируется обмотка реле, прибора).