Схемы подключения измерительных трансформаторов тока

Два трансформатора тока в ячейке КРУ-10 кВ

Трансформаторы тока обозначаются ТАа, ТАс, или ТА1 , ТА2, а токовые реле КА1, КА2. В трёхфазных сетях с изолированной нейтралью (сети с напряжением 6-10-35 кВ) трансформаторы тока нередко устанавливаются только на двух фазах (обычно фазы A и C). Это связано с отсутствием нулевого провода в сетях 6 −35 кВ и информация о токе в фазе с отсутствующим трансформатором тока может быть легко получена измерением тока в двух фазах. В сетях с глухозаземлённой нейтралью (сети до 1000В) или эффективно заземлённой нейтралью (сети напряжением 110 кВ и выше) ТТ в обязательном порядке устанавливаются во всех трёх фазах.

В случае установки в три фазы вторичные обмотки ТТ соединяются по схеме «Звезда» (рис.1), в случае двух фаз — «Неполная звезда» (рис.2). Для дифференциальных защит силовых трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «Треугольник» (для защиты обмотки трансформатора, соединённой в звезду при соединении защищаемого трансформатора «треугольник — звезда», что необходимо для компенсации сдвига фаз вторичных токов с целью уменьшения тока небаланса). Для экономии измерительных органов в цепях защиты иногда применяется схема «На разность фаз токов» (не должна применяться для защиты от коротких замыканий за силовыми трансформаторами с соединением треугольник — звезда).

Трансформатор тока состоит из следующих частей:

· Первичная обмотка и терминалы

· Вторичные обмотки и разъемы

· Магнитный сердечник и корпус

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению:

· измерительные;

· защитные;

· промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.);

· лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки:

· для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);

· для внутренней установки;

· встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;

· накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);

· переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки:

· многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);

· одновитковые (стержневые);

· шинные.

4. По способу установки:

· проходные;

· опорные.

5. По выполнению изоляции:

· с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);

· с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;

· газонаполненные (элегаз);

· с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации:

· одноступенчатые;

· двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению:

· на номинальное напряжение свыше 1000 В;

· на номинальное напряжение до 1000 В.

8. Специальные трансформаторы тока:

· нулевой последовательности;

· пояс Роговского.

Параметры трансформаторов тока

Важными параметрами трансформаторов тока являются коэффициент трансформации и класс точности.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации ТТ определяет номинал измерения тока и означает, при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А, редко 1 А). Первичные токи трансформаторов тока определяются из ряда стандартизированных номинальных токов. Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно записывается в виде отношения номинального первичного тока к номинальному вторичному в виде дроби, например: 75/5 (при протекании в первичной обмотке тока 75 А — 5А во вторичной обмотке, замкнутой на измерительные элементы) или 1000/1 (при протекании в первичной цепи 1000 А, во вторичных цепях будет протекать ток 1 А. Иногда ТТ могут иметь переменный коэффициент трансформации, что возможно пересоединением первичных обмоток из параллельного в последовательное соединение (например, такое решение применяется в трансформаторах тока ТФЗМ-110) либо наличием отводов на первичной или вторичной обмотках (последнее применяется в лабораторных трансформаторах тока типа УТТ) или же изменением количества витков первичного провода, пропускаемого в окно трансформаторов тока без собственной первичной обмотки (трансформаторы тока УТТ).

Класс точности

Для определения класса точности ТТ вводятся понятия:

· погрешности по току {\displaystyle \Delta I=I_{2}-I_{1}^{'}} , где {\displaystyle I_{2}} — действительный вторичный ток, {\displaystyle I_{1}^{'}=I_{1}/n} — приведённый первичный ток, {\displaystyle I_{1}} — первичный ток, {\displaystyle n} — коэффициент трансформатора тока;

· погрешности по углу {\displaystyle \delta =\alpha _{1}-\alpha _{2}} , где {\displaystyle \alpha _{1}} — теоретический угол сдвига фаз между первичным и вторичным токами {\displaystyle \alpha _{1}}  = 180°, {\displaystyle \alpha _{2}} — действительный угол между первичным и вторичным током;

· относительной полной погрешности {\displaystyle \varepsilon \%=(|I_{1}^{'}-I_{2}|)/|I_{1}^{'}|} , где {\displaystyle |I_{1}^{'}|} — модуль комплексного приведённого тока.

Погрешности по току и углу объясняются действием тока намагничивания. Для промышленных трансформаторов тока устанавливаются следующие классы точности: 0,1; 0,5; 1; 3, 10Р. Согласно ГОСТ 7746-2001 класс точности соответствует погрешности по току ΔI, погрешность по углу равна: ±40′ (класс 0,5); ±80′ (класс 1), для классов 3 и 10Р угол не нормируется. При этом трансформатор тока может быть в классе точности только при сопротивлении во вторичной цепи не более установленного и тока в первичной цепи от 0,05 до 1,2 номинального тока трансформатора. Добавление после обозначения класса точности трансформаторов тока литеры S (например 0,5 S) означает, что трансформатор будет находиться в классе точности от 0,01 до 1,2 номинального тока. Класс 10Р (по старому ГОСТ Д) предназначен для питания цепей защиты и нормируется по относительной полной погрешности, которая не должна превышать 10 % при максимальном токе КЗ и заданном сопротивлении вторичной цепи. Согласно международному стандарту МЭК (IEС 60044-01) трансформаторы тока должны находится в классе точности при протекании по первичной обмотке тока 0,2—200 % номинального, что обычно достигается изготовлением сердечника из нанокристаллических сплавов.