Устройство измерительных трансформаторов тока

Трансформаторы предназначены для передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока частотой 50 Гц на класс напряжения 6–35 кВ.

Конструкция и принцип действия ИТТ

Трансформатор тока включает в себя две обмотки, размещенные на ферромагнитном сердечнике из электротехнической стали (рис. 1). Витки первичной – включаются в цепь, по которой протекает первичный ток, к вторичной – подключаются измерительные и защитные приборы. В магнитопроводе образуется переменный магнитный поток, который индуцирует во вторичной обмотке, за счет чего создается вторичный ток, противоположно направленный первичному.

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора тока: 1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка; 3 – магнитопровод; 4 – рассечка магнитопровода

Для правильной передачи фазы тока и максимальной точности замеров выводы первичной и вторичной обмоток ИТТ обозначают «линия» (Л) и «измеритель» (И) соответственно.

Иногда аварии вызывают превышение допустимого значения тока на порядок. При этом ИТТ подвергается перегрузке. Из-за этого его мощность становится значительно больше номинальной, сердечник насыщается, а точность измерений уменьшается. Поэтому ГОСТ определил пределы погрешности 10%.

Специфика измерительного трансформатора тока

Основные характеристики ИТТ: вторичный и первичный номинальный ток, нагрузка вторичной цепи, класс точности, коэффициент трансформации, угловая и полная погрешности.

Устройство измерительного трансформатора тока

Одно и то же устройство можно применять для подключения сразу нескольких приборов. Но чем их больше подсоединено к трансформатору, тем выше сопротивление. Из-за этого снижается ток во вторичной обмотке, что влияет на рабочий режим устройства.

Благодаря разделению обмоток амперметр не подвергается высокому напряжению, что позволяет монтировать его непосредственно на распределительный щит. Для снижения риска пробоя изоляции вывод вторичной обмотки необходимо заземлить (рис. 2).

Рис. 2. Схема заземления ИТТ

Номинальный вторичный ток не должен превышать 5А. А если трансформатор устанавливается на большом расстоянии от измерительных устройств, ток снижают до 1А, чтобы уменьшить падение напряжения в гибких выводах.

Подключение измерительного трансформатора тока: основные правила монтажа

Во избежание ошибки при подключении и выхода устройства или измерительных приборов из строя выводы на устройстве отмечены буквами и цифрами: Л1 и Л2, И1 и И2, что обозначает точки начала и конца первичной и вторичной обмоток, соответственно. Для обеспечения возможности подключения обмотки напряжения к фазе и нолю между Л1 и И1 есть перемычка, а провод «ноль» соединяют с третьим зажимом.

В измерительных трансформаторах тока класса напряжения 6–10 кВ установлено больше двух вторичных обмоток. Одна из них подключается к устройству защиты, а остальные соединяются с измерительными приборами (рис. 3).

Рис. 3. Схемы соединения вторичных обмоток: а – «звезда», б – «неполная звезда»

Схемы соединения вторичных обмоток:

• «Звезда» – установка в три фазы;
• «Неполная звезда» – монтаж в две фазы.

Чаще всего номинальное значение первичного тока составляет 50–2000А, вторичного – 5А.

Подключение трансформатора, проведенное по правилам и без ошибок, – гарантия стабильной и продолжительной работы оборудования.

Нормы монтажа цепей тока и напряжения перечислены в ПУЭ – Правилах устройства электроустановок. Как видно из документа, в токовых цепях сечение медного провода составляет 2,5 кв. мм и более, в цепях напряжения – от 1,5 кв. мм.

Вторичные цепи необходимо заземлять, чтобы обеспечить безопасность пользователей и оборудования.

Не рекомендуется устанавливать трансформатор самостоятельно, не имея соответствующих навыков. Обращение в электромонтажную организацию, имеющую допуск СРО, позволит быстро и без нарушений выполнить комплекс электротехнических работ.

Испытания измерительных трансформаторов тока

Для снижения риска аварий и травматизма среди персонала, обеспечения безопасных условий труда необходимы периодические испытания измерительных трансформаторов тока. Также эти мероприятия требуется проводить при вводе нового объекта в эксплуатацию либо после модернизации и ремонта существующего здания или сооружения.

Перечень испытаний измерительных трансформаторов

Первый этап испытаний – осмотр. Здесь проверяют:

• паспорт устройства;
• состояние компаунда, фарфора или керамики;
• количество заземлений и место их установки (на клеммной сборке или панели защиты);
• состояние резьбы в ламелях зажимов;
• комплектность устройства.

Если трансформатор встроенный, необходимо проверить уплотнители труб и коробов, сквозь которые проходят цепи.

Сопротивление изоляции обмоток. Проверку выполняют с помощью мегомметра на напряжение 1,0–2,5 кВ, определяя сопротивление изоляции обмоток относительно друг друга и относительно корпуса.

Электрическая прочность изоляции проверяется подачей напряжения 2000В в течение 60 с. Изоляция обмоток — переменным током напряжением 1000В на протяжении такого же времени.

Полярность вторичных обмоток. Импульсы постоянного тока, источником которого служат сухие батареи/аккумуляторы до 6В, измеряются гальванометром.

Если во время замыкания цепи стрелка прибора смещается вправо, то к однополярным зажимам относятся те, к которым присоединены «плюсы» гальванометра и источника питания.

Коэффициент трансформации ИТТ. Нагрузочный трансформатор подает в первичную обмотку ток, максимально приближенный к номинальному. Коэффициент измеряют для вторичных обмоток и ответвлений.

Если у встроенных трансформаторов нет маркировки, ее следует восстановить. Для этого подают напряжение на два любых ответвления. Вольтметром определяют начало и конец обмотки (на них будет наибольшее значение) и подают напряжение по 1В на виток. Напряжение по ответвлениям должно быть прямо пропорционально числу витков.

Параметры намагничивания. Это испытание позволяет выявить такой распространенный дефект, как межвитковое замыкание во вторичной обмотке.

Полученные данные сравнивают с типовыми значениями или с параметрами устройств такого же типа и класса точности. Если у проверяемого устройства намагничивание снизилось, а крутизна уменьшилась, значит, дефект присутствует.

При испытаниях не рекомендуется использовать реостат, детекторные, электронные приборы, способные исказить данные.

Условия для проведения испытаний

Во избежание погрешности проверку следует проводить в соответствии с установленными стандартами и правилами, перечисленными в инструкции по эксплуатации:

• температура воздуха от +15 до +35 °С;
• атмосферное давление 85–105 кПа;
• влажность 30–80%.

Приборы, с помощью которых проводятся испытания, не оказывают негативного воздействия на окружающую среду. При этом на выходных клеммах в ходе проверки присутствуют напряжения, способные травмировать человека. Поэтому измерения должны проводить только подготовленные сотрудники, имеющие квалификационную группу не ниже III.

Структура условных обозначений ИТТ

На рис. 4–7 представлена структура условных обозначений измерительных трансформаторов тока на примере продукции СВЭЛ.

Рис. 4. Структура условного обозначения трансформаторов тока ТОЛ-СВЭЛ

Рис. 5. Структура условного обозначения трансформаторов тока ТВ-СВЭЛ

Рис. 6. Структура условного обозначения трансформаторов тока ТШЛ-СВЭЛ

Рис. 7. Структура условного обозначения трансформаторов тока ТПОЛ-СВЭЛ, ТПЛ-СВЭЛ