Назначение, классификация и основные параметры измерительных
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
1.1.Назначение измерительных преобразователей и трансформаторов тока.
Под измерительным преобразователем тока (ИПТ) будем понимать
устройство, предназначенное для преобразования первичного тока в такой
выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с
информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно
использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно
создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного
эффекта — в виде трансформатора.
Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ,
называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы
выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному
току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на
угол, близкий к нулю.
Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь
последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на
некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток,
пропорциональный току в первичной обмотке.
В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка
изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец
вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий
к потенциалу земли.
Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока
для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти
функции совмещаются в одном ТТ.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи
информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого
напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно
непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ
для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров,
счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для
измерений обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток,
приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных
измерительных приборов;
Измерительные трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы ...
... (1.6) Измерительный трансфомратор тока Измерительный трансфомратор напряжения Измерительный трансформатор применяют в установках для изоляции цепей измерительных приборов и реле от сети высокого напряжения и для расширения пределов измерения измерительных приборов. Непосредственное включение измерительных приборов в цепь высокого напряжения сделало бы ...
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ
обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи
измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно
этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток,
приемлемый для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал,
от цепи высокого напряжения.
Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в
тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не
требуется.
1.2. Классификация ИПТ и ТТ.
В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП
постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для
установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.
По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты.
Последние могут предназначаться для работы только в установившихся
(статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических)
режимах.
В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи
тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные
трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой
поток).
При этом по способу представления выходной информации ИПТ
подразделяются на аналоговые и дискретные.
Целесообразно разделять ИПТ в зависимости от уровня напряжения,
определяющего конструкцию, а иногда и принцип действия ИПТ. С учетом
применяемых номинальных напряжений различают ИПТ низкого (номинальное
напряжение до 1000 В) и высокого напряжения (1—1150 кВ и выше).
Все трансформаторы тока можно классифицировать по следующим основным
признакам:
По роду установки: трансформаторы тока для работы на открытом воздухе
помещениях (по ГОСТ 151504-69); для встраивания в полости
электрооборудования; для специальных установок (в шахтах, на судах,
электровозах и т. д.).
По способу установки: проходные трансформаторы тока, предназначенные
для использования в качестве ввода и устанавливаемые в проемах стен,
потолков или в металлических конструкциях; опорные, предназначенные для
установки на опорной плоскости; встраиваемые, т. е. предназначенные для
установки в полости электрооборудования.
По числу коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом
трансформации; с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми
изменением числа витков первичной или вторичной обмотки, или обеих обмоток,
или применением нескольких вторичных обмоток с различным числом витков,
соответствующим различному номинальному вторичному току.
По числу ступеней трансформации: одноступенчатые; каскадные
(многоступенчатые), т. е. с несколькими ступенями трансформации тока.
По выполнению первичной обмотки: одновитковые; многовитковые.
Одновитковые ТТ (рис. 1) имеют две разновидности: без собственной
Меры электрических величин. Измерительные трансформаторы тока
... током холостого хода I0 следует понимать ток первичной обмотки, который при разомкнутой вторичной обмотке ... эталоны - это эталоны, предназначенные для передачи размера единицы образцовым средствам измерения или в наибольшей мереточным средствам измерения. Существуют следующие меры электрических величин: 1. Мера тока ... r1 сопротивление изоляции провода А; r2 - сопротивление изоляции провода В ...
первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не
имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или
разъемными.
Встроенный трансформатор тока 1 представляет собой магнитопровод с
намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной
обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот
трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и
вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.
Рис. 1. Схема трансформатора тока;
- ______ собственная первичная обмотка ТТ;
- токоведущий стержень проходного изолятора (шина)
В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или
несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже
сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную
обмотку от вторичной.
Разъемный трансформатор тока 2 тоже не имеет собственной первичной
обмотки. Его магнитопровод состоит из двух частей, стягиваемых болтами. Он
может размыкаться и смыкаться вокруг проводника с током, являющимся
первичной обмоткой этого ТТ. Изоляция между первичной и вторичной обмотками
наложена на магнитопровод со вторичной обмоткой.
Одновитковые ТТ, имеющие собственную первичною обмотку, выполняются со
стержневой первичной обмоткой или с U-образной.
Трансформатор тока 3 имеет первичную обмотку в виде стержня круглого
или прямоугольного сечения, закрепленного в проходном изоляторе.
Трансформатор тока 4 имеет U-образную первичную обмотку, выполненную
таким образом, что на нее наложена почти вся внутренняя изоляция ТТ.
Многовитковые трансформаторы тока (рис. 1) изготовляются с катушечной
первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной
обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной
обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора
тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а
взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной
первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция
трансформатора тока нанесена в основном только на первичную обмотку,
имеющую форму рыма.
По роду изоляции между первичной и вторичной обмотками ТТ
изготовляются с твердой (фарфор, литая изоляция, прессованная изоляция и т,
д.); с вязкой (заливочные компаунды); с комбинированной (бумажно-масляная,
конденсаторного типа) или газообразной (воздух, элегаз) изоляцией.
По принципу преобразования тока ТТ делятся на электромагнитные и
оптико-электронные.
1.3. Основные параметры и характеристики трансформатора тока.
Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в
соответствии с ГОСТ 7746—78 Трансформаторы тока. Общие технические
Цифровой омметр постоянного тока
... МОм); тераомметры (с верхним пределом больше 106 МОм). Целью данного курсового проекта является проектирование Омметра, измеряющего сопротивления на пределах 200 Ом и 2 Мом. I. ... резисторов, диэлектриков); громоздкость. 1.2 Методы преобразования сопротивления в ток а) Рис.3.Структурная схема преобразования сопротивления в ток Принцип работы: Схема содержит источник образцового напряжения, в цепь ...
требования являются:
1. Номинальное напряжение — действующее значение линейного напряжения,
при котором предназначен работать ТТ, указываемое в паспортной таблице
трансформатора тока. Для отечественных ТТ принята следующая шкала
номинальных напряжений, кВ:
0,66; 6; 10; 16; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150
2. Номинальный первичный ток I1H — указываемый в паспортной таблице
ТТ ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена
продолжительная работа ТТ. Для отечественных ТТ принята следующая шкала
номинальных первичных токов:
1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 400; 150; 200; 300; 400; 500; 600;
750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000;
12000;
14 000; 16 000; 18 000; 20 000; 25 000; 28 000; 32 000; 35 000; 40 000.
В трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо- и
гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут
отличаться от приведенных в данной шкале значений.
Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30;
75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать
неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный
соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В
остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному
току.
3. Номинальный вторичный ток I2H — указываемый в паспортной
таблице ТТ ток, проходящий по вторичной обмотке. Номинальный
вторичный ток принимается равным 1 или 5 А, причем ток 1 А допускается
только для ТТ с номинальным первичным током до 4000 А. По согласованию с
заказчиком допускается изготовление ТТ с номинальным вторичным
током 2 или 2,5 А.
4. Вторичная нагрузка ТТ z2H соответствует полному сопротивлению его
внешней вторичной цепи, выраженному в Омах, с указанием коэффициента
мощности. Вторичная нагрузка может также характеризоваться полной
мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности
и номинальном вторичном токе.
Вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cos(φ2) = 0,8, при которой
гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность
первичного тока относительно его номинального значения, называется
номинальной вторичной нагрузкой ТТ z2H. ном
Для отечественных трансформаторов тока установлены следующие значения
номинальной вторичной нагрузки S2H.ном выраженной в вольт-амперах, при
коэффициенте мощности cos(φ2) = 0,8:
1; 2; 2,5; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 120.
Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки (в Омах)
определяются выражением:
z2H. ном = S2H. ном I22H
5. Коэффициент трансформации ТТ равен отношению первичного тока ко
вторичному току.
В расчетах трансформаторов тока применяются две величины:
действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент
трансформации nH. Под действительным коэффициентом трансформации понимается
отношение действительного первичного тока к действительному вторичному
Измерительные трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы ...
... к погрешности измерения ´100 Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 1800. Это определяет угловую погрешность. ... схеме Y0/Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, ...
току. Под номинальным коэффициентом трансформации nH понимается
отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.
6. Стойкость ТТ к механическим и тепловым воздействиям
характеризуется током электродинамической стойкости и током термической
стойкости.
Ток электродинамической стойкости Iд равен наибольшей амплитуде тока
короткого замыкания за все время его протекания, которую ТТ выдерживает без
повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток Iд
характеризует способность ТТ противостоять механическим
(электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания.
Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью Kд,
представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к
амплитуде номинального первичного тока. Требования электродинамической
стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные ТТ.
Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действующему значению
тока короткого замыкания за промежуток tt, которое ТТ выдерживает в течение
всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур,
превышающих допустимые при токах короткого замыкания, и без повреждений,
препятствующих его дальнейшей работе.
Термическая стойкость характеризует способность ТТ противостоять
тепловым воздействиям тока короткого замыкания. Для суждения о термической
стойкости ТТ необходимо знать не только значения тока, проходящего через
трансформатор, но и его длительность или, иначе говоря, знать общее
количество выделенной теплоты, которое пропорционально произведению
квадрата тока ItT и длительности его tт. Это время, в свою очередь, зависит
от параметров сети, в которой установлен ТТ, и изменяется от одной до
нескольких секунд.
Термическая стойкость может характеризоваться кратностью Kт тока
термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической
стойкости к действующему значению номинального первичного тока.
В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных ТТ установлены
следующие токи термической стойкости:
а) односекундный I1Т или двухсекундный I2т (или кратность их К1T и K2Т
по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на
номинальные напряжения 330 кВ и выше;
- б) односекундный I1Т или трехсекундный; I3Т (или кратность их K1T и
K3T по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока
на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.
Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть
следующие соотношения:
для ТТ на номинальные напряжения 330 кВ и выше
IД ≥ 1,8 √2 I1T или IД ≥ 1,8 √2 I2T
для ТТ на номинальные напряжения до 220 кВ
IД ≥ 1,8 √2 I1T или IД ≥ 1,8 √2 I3T
Температура токоведущих частей ТТ при токе термической стойкости не
Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока
... напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТПОЛ-10−1500 (точка К 2 ): Расчетный ток для дешунтируемых электромагнитов отключения: Определим полную погрешность по формуле (2.1): 2.7 Проверка трансформаторов тока на термическую и электродинамическую ...
должна превышать: 200 °С для токоведущих частей из алюминия; 250 °С для
токоведущих частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической
изоляцией или маслом, и 300 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов,
не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом. При определении
указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений,
соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.
Значения токов электродинамической и термической стойкости ТТ
государственным стандартом не нормируются. Однако они должны
соответствовать электродинамической и термической стойкости других
аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с
трансформатором тока.
7. Механическая нагрузка определяется давлением ветра со скоростью 40
мс на поверхность трансформатора тока и натяжением подводящих проводов (в
горизонтальном направлении в плоскости выводов первичной обмотки), которое
должно быть не менее:
500 Н — для ТТ до 35 кВ включительно;
1000 Н — для ТТ на 110—220 кВ;
1500 Н — для ТТ на 330 кВ и выше.
Таковы основные технические параметры и характеристики трансформаторов
тока. При проектировании ТТ помимо этих параметров должны учитываться
следующие требования к конструкции:
- контактные зажимы выводов первичной обмотки трансформаторов тока
должны выполняться с учетом требований ГОСТ 10434—82, а трансформаторов
тока наружной установки — с учетом, кроме того, требований ГОСТ 21242—75.
Контактные зажимы выводов вторичных обмоток должны выполняться с учетом
требований ГОСТ 10434—82. Контактные зажимы вторичных обмоток встроенных
трансформаторов тока могут быть расположены на конструктивных элементах
аппарата, в который встроен трансформатор тока. В трансформаторах тока
наружной установки контактные зажимы выводов вторичной обмотки должны
находиться в специальных коробках, надёжно защищающих их от атмосферных
осадков.
Обозначение выводных концов первичных и вторичных обмоток согласно
ГОСТ 7746—78 должно производиться в соответствии с табл. Л-3. Линейные
выводы первичной обмотки обозначаются символами Л1 и Л2, которые должны
наноситься так, чтобы при направлений тока в первичной обмотке от Л1 и Ht
соответственно к Kt и Л2 вторичный ток проходил по внешней цепи (приборам)
от И1 к И2.
- маслонаполненный трансформатор тока должен иметь
маслорасширитель (компенсатор) и указатель уровня масла.
Вместимость маслорасширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем
масла при всех режимах работы трансформатора тока — от отключенного
состояния до нормированной токовой нагрузки — и при колебаниях температуры
окружающего воздуха, установленных для данного климатического района.
В трансформаторах тока на номинальные напряжения 330 кВ и более
обязательно должна быть предусмотрена защита масла от увлажнения, например
посредством сильфонов. Целесообразно такую же защиту предусматривать и в
Расчет эксплуатационных режимов работы силовых трансформаторов
... Расчет отклонений токов от номинальных: Вывод: Трансформатор с большим напряжением к.з. будет недогружен на 4,7%, а второй, с меньшим напряжением к.з. перегружен на -4,7%. 7. Экономические режимы работы трансформаторов Входные ...
трансформаторах тока на меньшие напряжения.
- размеры
