Разновидности и классификация трансформаторов тока. Трансформаторы тока и их схемы соединений

Трансформаторы тока и схемы их соединений

Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты. Он питает цепи защиты током сети и выполняет роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты.

Рис. 2

Принцип действия

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки ZН – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I1, протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф1=Iw1, под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е2. По обмотке протекает ток I2.

Если не учитывать потерь то:

, (2.1)

где – витковый коэффициент трансформации.

В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то nв=nт.

В действительности же I2 отличается от расчетного значения. Часть тока I1 тратиться на создание намагничивающего потока:

(2.2)

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того, на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающее десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.

Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.

Проверка схемы соединений трансформаторов тока

tr_toka7 Трансформаторы тока являются трансформаторами специального исполнения. Главным отличием их от силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения является то, что первичная обмотка трансформаторов тока включается последовательно в цепь измеряемого тока, в связи с чем через нее протекает весь ток нагрузки или короткого замыкания. В связи с этим для обеспечения нормальной работы магнитной системы вторичные обмотки трансформатора тока должны быть замкнуты на нагрузку или закорочены. Разрыв вторичной обмотки ТТ приводит к появлению высокого напряжения на ее выводах, опасному для жизни, а в некоторых случаях может привести к повреждению основного оборудования.

Проверка схемы соединений, сопротивления изоляции и элек трической прочности изоляции вторичных цепей проводится в соот ветствии с инструкцией по проверке устройств релейной защиты.

Принципиальная схема для определения однополярных выводов обмоток приведена на рис. 1.

tr_toka2

Выключатель К может быть любого типа. Источником постоян ного тока Б может служить батарея сухих элементов на 4,5 В (на пример, используемая для карманных фонарей) или аккумуляторная батарея на 6 В с известной полярностью выводов. Добавочное сопротивление RД ограничивает ток до значения, безопасного для аккумуляторов.

В качестве измерительного прибора Г должен применяться магнитоэлектрический миллиамперметр или вольтметр с обозна ченной полярностью выводов, желательно с нулем посередине шкалы. Если неизвестна полярность выводов прибора или источника тока, то их необходимо сверить. Предел измерения миллиамперметра 5-10 мА, вольтметра - 1,5-3 В. Если отклонения стрелки прибора окажутся недостаточными для четкого опреде ления направления, то необходимо применить прибор с меньшими пределами измерений или увеличить напряжение источника постоянного тока.

При кратковременном замыкании первичной цепи выключателем К стрелка прибора кратковременно отклоняется в какую-либо сторону. Подбирается такое включение прибора, чтобы при замыкании первичной цепи стрелка прибора отклонилась вправо. Тогда однополярными будут выводы первичной и вторичной обмоток, присоединенные к плюсу батареи и плюсу прибора. В этом случае при размыкании первичной цепи стрелка прибора будет отклоняться влево. Если нет прибора с двусторонней шкалой, можно использовать прибор с односторонним отклонением стрелки. При этом необходимо учитывать, что при от клонении стрелки такого прибора влево она будет ударяться в упор и отбрасываться вправо.

Если у прибора с односторонним отклонением имеется приспособление для установки стрелки на нуль, можно этим приспособле нием сдвинуть стрелку вправо так, чтобы было четко видно, в какую сторону она будет отклоняться.

При определении однополярных выводов трансформаторов тока, встроенных во вводы выключателя, батарея должна присоединяться к штырям втулок одной и той же фазы включенного выключателя (рис. 2).

tr_toka3

tr_toka8 Встроенные трансформаторы тока на всех вводах устанавливаются одинаково по заводским надписям «верх» и «низ». Поэтому постоянный ток от батареи будет направлен в первичной обмотке трансформатора тока, установленного на том вводе, к которому под ключен плюс батареи, от «верха» к «низу», а в трансформаторе тока, установленном на другом вводе, - наоборот, от «низа» к «верху». Стрелка прибора, подключенного к вторичным обмоткам одинаково (например, зажимом «плюс» к выводу А), будет отклоняться в разные стороны: у первого трансформатора тока - вправо, у второго - влево. Эту особенность необходимо учитывать при определении однополярных выводов встроенных трансформаторов тока.

Для определения однополярных выводов трансформаторов тока, встроенных в высоковольтные вводы трансформатора (автотранс форматора), при соединении обмоток в звезду, батарея подключается к его вводам (рис. 3). Если обмотки трансформатора соединены в звезду с выведенным нулем, то плюс батареи следует подключать поочередно к вводам фаз А, В, С трансформатора (автотрансформа тора), а минус - к вводу нейтрали. Поскольку обмотки трансформа тора имеют большое сопротивление по сравнению с первичной об моткой трансформатора тока, для получения четких отклонений при бора необходимо повысить напряжение батареи или применить прибор на малые пределы измерений.

tr_toka4

При определении однополярных выводов трансформаторов тока, встроенных во вводы силовых трансформаторов, не имеющих выведенной нулевой точки или имеющих соединение обмоток в треугольник внутри бака, батарея подключается поочередно к каждой паре фазных вводов трансформатора с соблюдением определенной пос ледовательности и полярности (рис. 4). Так, если при включении на фазы А и В плюс подключается к фазе А, то на второй паре фаз В и С плюс должен подключаться к фазе В, на третьей паре фаз С и А - к фазе С.

tr_toka5

Однополярный вывод вторичной обмотки в этом случае следует определять у трансформатора тока, установленного на той фазе, к которой подключен плюс батареи. При включении прибора на транс форматор тока той фазы, к которой подключен минус батареи, стрелки прибора будут отклоняться в обратную сторону - влево.

Для определения «верха» и «низа» у встроенных трансформато ров тока перед их установкой на место по обозначениям выводов вторичной обмотки плюс прибора подключается к выводу А. В окно трансформатора тока продевается провод, соединяющий плюс и минус батареи через выключатель и резистор. Батарея включается так, чтобы при замыкании цепи стрелка прибора отклонялась впра во. Сторона трансформатора тока, обращенная к плюсу батареи, будет «верхом», сторона, обращенная к минусу батареи, - «низом».

Определение однополярных выводов полностью смонтированного трансформатора тока обязательно для всех трансформаторов тока, не имеющих собственной первичной обмотки и устанавливаемых на втулки выключателей и трансформаторов или на шины на месте монтажа.

У трансформаторов тока, поступающих с завода полностью со бранными, с собственными первичными обмотками (например, ТПФ, ТПЛ, ТФН и т. п.), однополярные выводы определяются лишь при неуверенности в правильности заводских обозначений (отсутствуют или неясно выполнены), если были повреждены и заменялись выво ды вторичных обмоток и т. п. При этом обязательна проверка правильности схемы соединений вторичных цепей.

У встроенных трансформаторов тока, устанавливаемых по мес ту на заводе-изготовителе (например, в выключатели ВМ-35), однополярные выводы определяются только при сомнении в правильнос ти заводских обозначений, после снятия и установки трансформато ров тока (например, для сушки) и в других аналогичных случаях.

После установки встроенных трансформаторов тока в выключатель (до заливки масла) рекомендуется проверить правильность их установки и монтажа выводов вторичных обмоток. Для этого плюс бата реи подключается к штырю ввода выключателя, обращенного в сторону шин, а минус - к неподвижному контакту той же втулки через лаз в баке. Прибор подключается к выводам обмоток трансформаторов, установленных на этом вводе (рис. 5). По показаниям прибора проверяется правильность установки трансформатора тока по надписям «верх» и «низ» и правильность обозначений (маркировки) выводов вторичной обмотки. Если выключатель залит маслом, то использовать лаз в баке невозможно. В этом случае рекомендуется провод от батареи присоединять к металлическому стержню, который через отверстие в баке для доливки масла вводится в бак для создания контакта с нижним концом втулки или траверсой включенного выключателя. Необходимо отметить, что при этом создается возможность загрязнения масла, повреждения экранов и добавочных сопротивлений выключателя. Кроме того, в современных конструкциях нижняя часть штыря втулки закрыта дугогасительными камерами, и присоединить стержень к концу штыря очень трудно. Поэтому такой способ применим только в крайнем случае, а все проверки следует выполнять до заливки масла.

tr_toka6

При определении однополярных выводов трансформаторов тока на большие номинальные токи, особенно с вторичным током 1 А, на зажимах измерительного прибора Г(рис. 1), включенного во вторичную обмотку, может кратковременно появляться высокое напряжение. Поэтому необходимо прекратить все другие работы во вторичных цепях проверяемых трансформаторов, а работающим следует избегать прикосновения к токоведущим частям вторичных цепей и прибора.

Трансформатор тока

malahit-irk.ru

Классификация трансформаторов тока | Заметки электрика

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока_12

Добро пожаловать на страницы сайта «Заметки электрика».

В прошлой статье я рассказал Вам про трансформаторы тока и их назначение.

Но в настоящее время на рынке существует большой выбор и разнообразие трансформаторов тока. И чтобы Вам было легче ориентироваться среди них, необходимо их классифицировать.

Вот сегодня мы и поговорим об их разновидностях и классификации.

Классификация ТТ по назначению

Как разделяются трансформаторы тока по назначению, я подробно описал в статье про применение и назначение трансформаторов тока.

Еще существуют лабораторные трансформаторы тока, о которых я не упомянул в вышесказанной статье. Эти лабораторные ТТ имеют высокий класс точности и имеют несколько коэффициентов трансформации.

Так выглядит лабораторный трансформатор тока УТТ-6м1, установленный на моем рабочем стенде для проверки релейной защиты. Также мы его используем для измерения тока в первичной цепи при прогрузке автоматических выключателей более 100 (А).

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Сейчас я подробно на нем останавливаться не буду. Расскажу о нем в отдельной статье. Кому интересно, то можете подписываться на статьи (в правой колонке сайта) и получать уведомление на почту о выходе новой статьи на сайте.

Классификация трансформаторов тока по месту установки

По месту установки трансформаторов тока их можно классифицировать следующим образом:

наружные
внутренние
встроенные
переносные
специальные

Наружные трансформаторы тока могут устанавливаться на открытом воздухе, т.е. это может быть открытое распределительное устройство (ОРУ). Категория размещения электрооборудования в данном случае является I и регламентируется ГОСТ 15150-69.

На фотографии ниже показаны трансформаторы тока наружной установки, установленные на стороне 110 (кВ).

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Внутренние трансформаторы тока могут быть установлены только в закрытых помещениях. Это может быть закрытое распределительное устройство (ЗРУ), так и комплектное распределительное устройство (КРУ), а также все помещения закрытого типа, регламентируемого ГОСТом 15150-69.

Пример внутренней установки трансформаторов тока смотрите на фотографиях ниже.

Вот установка высоковольтного трансформатора тока ТПШЛ-10 в ЗРУ-110 (кВ). Этот трансформатор стоит в цепи короткозамыкателя.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

На фотографии ниже показан пример установки высоковольтных трансформаторов тока ТПЛ-10 в кабельном отсеке ячейки КРУ напряжением 10 (кВ).

transformatory_toka_трансформаторы_тока

Это трансформаторы ТПФМ-10 на одной из распределительных подстанций 10 (кВ).

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока_11

А это несколько примеров низковольтных трансформаторов тока внутренней установки: КЛ-0,66 и ТТИ-А.

Встроенные трансформаторы тока встраиваются в силовые трансформаторы, выключатели, генераторы и другие электрические машины. В качестве внутренней среды электрооборудования применяется трансформаторное масло или газ.

Пример встроенных ТТ Вы можете посмотреть на фотографии ниже. Эти трансформаторы тока ТВТ встроены в бак силового трансформатора 110/10 (кВ) мощностью 40 (МВА). Они установлены на стороне 110 (кВ) и основная цель их установки — это осуществление дифференциальной защиты трансформатора.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Переносные ТТ применяются для лабораторных электрических измерений и испытаний электрооборудования. Примером переносного трансформатора тока является лабораторный трансформатор тока, о котором я говорил в самом начале статьи.

Специальные ТТ предназначаются и устанавливаются в специальных электроустановках шахт, морских судов, электровозов. Сюда можно отнести трансформаторы тока, установленные в силовой цепи питания электрических печей высокой частоты. Мне лично не приходилось их видеть своими глазами.

Разделение ТТ по способу установки

По способу установки трансформаторов тока их можно классифицировать следующим образом:

проходные
опорные

Проходные ТТ применяют тогда, когда необходимо их установить в проеме стены или металлической поверхности (основания). Чаще всего они применяются в качестве вводов, а также на старых подстанциях с бетонным распределительным устройством (БРУ), по особенностям конструкций бетонных перегородок. Проходные трансформаторы тока играют роль проходного изолятора.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Как видно по фотографиям, проходные трансформаторы тока легко узнать по особенностям расположения выводов первичной обмотки. Один вывод всегда расположен вверху, другой — внизу.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Опорные трансформаторы тока применяют и устанавливают на ровную опорную плоскость.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Отличительной особенностью опорных трансформаторов тока является то, что вывода первичной обмотки располагаются либо все вверху, либо один вывод слева, другой — справа.

Классификация трансформаторов тока по коэффициенту трансформации

В чем же заключается классификация трансформаторов тока по коэффициенту трансформации?

Трансформаторы тока бывают:

с одним постоянным коэффициентом трансформации (одноступенчатые)
с несколькими коэффициентами трансформации (многоступенчатые)

Трансформаторы тока с одним коэффициентом трансформации имеют на протяжении всего срока их службы и эксплуатации один постоянный коэффициент, который никаким образом изменить нельзя. Они и нашли самое широкое применение.

У трансформаторов тока с несколькими коэффициентами трансформации можно изменить этот коэффициент путем несложных манипуляций. Например, изменить число витков обмоток, как первичной, так и вторичной.

Опять же в пример Вам привожу свой лабораторный трансформатор тока УТТ-6м1.

Классификация трансформаторов тока по первичной обмотке

По конструкции первичной обмотки, трансформаторы тока можно разделить следующим образом:

Об этом мы поговорим с Вами в отдельной статье про одновитковые и многовитковые трансформаторы тока, т.к. материала по этой теме очень много.

Разделение ТТ по типу изоляции

Суть этого разделения заключается в способах изоляции обмоток трансформатора тока (первичной и вторичной). Существует следующие способы изоляции обмоток между собой:

твердая изоляция
вязкая изоляция
смешанная изоляция
газовая изоляция

Под твердой изоляцией подразумевается использование фарфора, полимерных материалов, бакелита, капрона и эпоксидной изоляции (смолы).

Вязкая изоляция состоит из компаундов различных составов.

Под смешанной изоляцией понимают бумажно-масляную изоляцию.

В качестве газовой изоляции применяется воздух или элегаз.

Классификация ТТ по методу преобразования

Классификация трансформаторов тока по методу преобразования заключается в самом принципе преобразования переменного электрического тока.

Различают следующие методы преобразования:

Классификация трансформаторов тока по классу напряжения

Ну вот мы и добрались до класса напряжения. И конечно же трансформаторы тока тоже по ним делятся. Деление происходит очень легко и просто:

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Разницу по классу напряжения трансформаторов тока видно не вооруженным глазом.

Выводы

Из опыта эксплуатации и технического обслуживания трансформаторов тока на подстанциях своего предприятия скажу, что чаще всего трансформаторы тока с классом напряжения от 3-10 (кВ) выполняются проходными, реже опорными. Все они предназначены для внутренней установки и имеют один коэффициент трансформации. Также у них используется 2 вторичные обмотки, одна из которых используется для цепей измерения и учета электроэнергии, а другая — для релейной защиты.

P.S. Если Вам необходимо узнать все классификационные характеристики конкретного трансформатора тока, то воспользуйтесь его паспортом. Если во время прочтения статьи у Вас появились вопросы, то смело задавайте их в комментариях.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И СХЕМ ИХ СОЕДИНЕНИЙ — КиберПедия

1. Определение полярности зажимов вторичных обмоток трансформаторов тока

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При изготовлении трансформаторов тока выводы их первичной и вторичной обмоток условно обозначаются (маркируются) так, чтобы при помощи этих обозначений можно было определять направление вторичного тока по отношению к первичному.

Выводы первичной обмотки могут обозначаться произвольно: один из них Л1 принимается за начало, а второй Л2 – за конец обмотки (рис.2.1,а). Маркировка же выводов вторичной обмотки выполняется по следующему правилу.

При прохождении тока в первичной обмотке (от Л1 к Л2) за начало вторичной обмотки И1 принимается тот её вывод, из которого в этот момент ток вытекает в цепь нагрузки (рис.2.1,а). Соответственно второй вывод вторичной обмотки принимается за конец обмотки И2.

При таком обозначении ток нагрузки, включенной во вторичную цепь трансформатора тока, имеет такое же направление, как и в случае включения нагрузки непосредственно в первичную цепь.

Пользуясь указанными обозначениями выводов, производят включение обмоток некоторых измерительных приборов и реле, а также соединяют вторичные обмотки трансформаторов тока в заданные схемы. Обозначения одноименных выводов на схемах показано на рис.2.1,б.

В случае отсутствия обозначений, или для их проверки, бывает необходимо определить одноименные выводы обмоток или, иначе говоря, полярность трансформатора тока.

Рисунок 2.1 Рисунок 2.2

Полярность определяется с помощью амперметра магнитоэлектрической системы, включенного в цепь вторичной обмотки по схеме рис.2.2. При включении первичной обмотки на постоянное напряжение зажимом Л1 к плюсу во вторичной цепи через прибор протекает импульс тока от И1 до И2. При размыкании цепи импульс тока имеет обратное направление.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему (см.рис.2.2).

2. Проверить обозначения выводов трансформаторов по указанию преподавателя. Для ограничения тока, протекающего через прибор, в первичной цепи установить добавочное сопротивление.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема, используемая для определения полярности зажимов трансформаторов тока.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение трансформаторов тока?

2. Как обозначаются начало и конец первичной и вторичной обмоток трансформатора тока? Каково будет при этом направление тока в нагрузке и в первичной обмотке трансформатора?

3. На какой вторичный ток выпускаются трансформаторы тока?

4. Как определить полярность зажимов трансформатора?

Характеристика намагничивания трансформатора тока

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристики намагничивания трансформаторов тока используются для выявления повреждения магнитопровода или наличия замкнутых витков.

Характеристика снимается по схеме, приведенной на рис.2.3. Меняя напряжение на зажимах вторичной обмотки, измеряют соответствующий каждому значению напряжения ток во вторичной обмотке, который является током намагничивания I2нам. На основании полученных данных строится вольт-амперная характеристика. Характеристика намагничивания отличается от вольт-амперной тем, что она располагается ниже вольт-амперной за счет падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки Z2от тока намагничивания:

E2=U2-I2нам.*Z2

Так как величина Z2 мала, можно принять U2=E2.

Характеристики намагничивания снимаются по заданию преподавателя на нескольких исправных трансформаторах тока, а также на неисправном трансформаторе (наличие короткозамкнутого витка).

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему (см. рис. 2.3).

2. Обращать внимание на включение амперметра. Последний включать так, чтобы исключить измерение тока, проходящего через вольтметр. Снять характеристику намагничивания трансформатора тока по задания преподавателя.