Как посчитать номинальный ток трансформатора – все способы

Что такое напряжение.

Перемещение заряженных частиц в телах и веществах происходит благодаря разности потенциалов или электрическому напряжению. Напряжение (напряжение тока) — это физическая величина равная отношению работы электрического поля затраченной на перенос электрического заряда из одной точки в другую (между полюсами) к этому заряду. Напряжение измеряется в Вольтах (В) и обозначается буквой V. Для того чтобы переместить между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж (Джоуль), необходимо напряжение тока равное 1 В.

Для лучшего понимания взаимосвязей между разностью потенциалов, электрическим зарядом и током воспользуемся следующим наглядным примером. Представим емкость с трубой внизу, наполненную до определенного уровня водой. Условимся, что количество воды соответствует величине заряда, высота воды в емкости (давление столба жидкости) – это напряжение, а интенсивность выхода потока воды из трубы – это электрический ток.

Чем больше воды в резервуаре, тем больше высота столба воды и выше давление. Аналогично в электрических явлениях: чем больше величина заряда, тем выше напряжение необходимое для его переноса. Начнем выпускать воду: давление в резервуаре будет уменьшаться. Т. е. с уменьшением величины заряда – снижается напряжение тока. Также наглядно это видно при работе фонарика с начавшими разряжаться батарейками: по мере того как разряжаются батарейки яркость лампочки становится все меньше и меньше.

Некоторые характеристики показателя.

Номинальные токи на обмотках высшего напряжения (ВН) и обмотках низшего напряжения (НН) относятся к основным параметрам данного вида оборудования.

Что собой представляет прибор?

Трансформатор тока представляет собой прибор, предназначение которого заключается в получении во вторичной обмотке переменного тока. В настоящее время в специализированных торговых точках можно приобрести устройства, обладающие разной номинальной мощностью (кВА).

Внимание! Если ставится задача снизить проходные токи напряжения, то следует задействовать трансформаторы, которые обладают разным классом точности. С их помощью собственникам объектов недвижимости удастся осуществлять контроль за электрической энергией в линии передач, применяя при этом стандартный амперметр.

Зачем нужны трансформаторы тока

Электрики, знакомые с электрооборудованием ~220 В могут заметить, что квартирные счетчики электроэнергии подключаются непосредственно к линии без использования трансформаторов тока. Однако уже в трехфазных сетях трансформаторное подключение встречается чаще, чем прямое включение. В цепях же ПКУ и распределительных устройств 6-10 кВ все измерительные устройства подключаются через трансформаторы тока.

Трансформатор тока предназначен для уменьшения величины измеряемого тока и приведения его к стандартному диапазону. Как правило, ток преобразуется к стандартному значенияю 5 А (реже — 1 А или 10 А).

Еще одним назначением трансформаторов тока является создание гальванической развязки между измеряемой и измерительной цепями.

Общие характеристики трансформаторов

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

  • номинальную мощность;
  • номинальное напряжение обмоток;
  • номинальный ток обмоток;
  • коэффициент трансформации;
  • коэффициент полезного действия;
  • число обмоток;
  • рабочую частоту;
  • количество фаз.

Мощность является одним из главных параметров трансформаторов. В паспортных (заводских) данных трансформатора указывается его полная мощность (обозначается буквой S), она зависит от типа используемого магнитопровода, количества и диаметра витков в обмотках, то есть от массогабаритных показателей электромагнитного аппарата.

Измеряется мощность в единицах В∙А (Вольт-Ампер). На практике для трансформаторов больших мощностей, как правило используются кратные Вольт-Амперам величины Киловольт-ампер — кВА (103 В∙А) и Мегавольт-ампер — МВА (106 В∙А).

Фактически каждый трансформатор имеет 2 значения мощности: входную (S1) — мощность, которую трансформатор потребляет из питающей его сети и выходную (S2) — мощность, которую трансформатор отдает подключенной к нему нагрузке, при этом выходная мощность всегда меньше входной за счет электрических потерь в самом трансформаторе (потери на нагрев обмоток, потери на вихревые токи и т.д.) величина этих потерь определяется другим основным параметром — коэффициентом полезного действия, сокращенно — КПД (обозначается буквой η), данный параметр указывается в процентах.

Например если КПД указано 92% — это значит, что выходная мощность трансформатора будет меньше входной на 8%, т.е. 8% -это потери в трансформаторе.

Формулы расчета мощности:

  • Входная мощность: S1=U1х I1 ,ВА;
  • Выходная мощность: S2=U2х I2 ,ВА;

где:

  • I1,I2 — соответственно, токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора в Амперах;
  • U1,U2 — соответственно, напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора в Вольтах.

Следует помнить, что полная мощность состоит из активной (P) и реактивной (Q) мощностей:

  • Активная мощность определяется по формуле: P=U х I х cosφ ,Ватт (Вт)
  • Реактивная мощность определяется по формуле: Q=U х I х sinφ ,вольт-ампер реактивный (Вар)
  • Коэффициент мощности: cosφ=P/S;
  • Коэффициент реактивной мощности:sinφ=Q/S

Формулы расчета КПД (η) трансформатора:

Как уже было указано выше КПД определяет величину потерь в трансформаторе или иными словами эффективность работы трансформатора и определяется оно отношением выходной мощности (P2) к входной (P1):

η=P2/P1

В результате данного расчета значение КПД определяется в относительных единицах (в виде десятичной дроби), например — 0,92, чтобы получить значение КПД в процентах рассчитанную величину необходимо умножить на 100% (0,92*100%=92%).

Чем ближе КПД к 100% тем лучше, т.е. идеальный трансформатор — это трансформатор в котором P2=P1, однако в реальности из-за потерь в трансформаторе выходная мощность всегда ниже входной.

Это хорошо видно из так называемой энергетической диаграммы трансформатора
энергетическая диаграмма трансформатора

  • P1 — активная мощность, потребляемая трансформатором от источника;
  • P2 — активная (полезная) мощность, отдаваемая трансформатором приемнику;
  • ∆Pэл  — электрические потери в обмотках трансформатора;
  • ∆Рм  — магнитные потери в магнитопроводе трансформатора;
  • ∆Рдоп — дополнительные потери в остальных элементах конструкции.

В режиме холостого хода (работы без подключенной к трансформатору нагрузки) КПД трансформатора η = 0. Мощность холостого хода P0, потребляемая трансформатором в этом режиме, расходуется на компенсацию магнитных потерь. С увеличением нагрузки в достаточно небольшом диапазоне (приблизительно β = 0,2) КПД достигает больших значений. В остальной части рабочего диапазона КПД трансформатора держится на высоком уровне. В режимах, близких к номинальному, КПД трансформатора η ном = 0,9 — 0,98.

Зависимость КПД от нагрузки представлена на следующем графике
график зависимости КПД отт нагрузки трансформатора

Первичное номинальное напряжение U1н — это напряжение, которое требуется подать на первичную катушку трансформатора, чтобы в режиме холостого хода получить номинальное вторичное напряжение U2н.

Вторичное номинальное напряжение U2н — это значение, которое устанавливается на выводах вторичной обмотки при подаче на первичную обмотку номинального первичного напряжения U1н, в режиме холостого хода.

Номинальный первичный ток I1н — это максимальный ток, протекающий в первичной обмотке, т.е. потребляемый трансформатором из сети, на который рассчитан данный трансформатор и при котором возможна его длительная работа.

Номинальный вторичный ток I2н —  это максимальный ток нагрузки, протекающий во вторичной обмотке, на который рассчитан данный трансформатор и при котором возможна его длительная работа.

Коэффициент трансформации (kт) — это отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке k=W1/W2.

Так же kт определяется как отношение напряжений на зажимах обмоток: kт=U1н/U2н.

Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего — меньше 1.

Примечание: для трансформаторов тока kт определяется как отношение номинальных значений первичного и вторичного токов kт=I1н/I2н

Число обмоток у однофазных трансформаторов чаще две, но может быть и больше. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а с вторичной обмотки снимают другое значение.

Когда требуются различные напряжения для питания нескольких приборов, то в этом случае вторичных обмоток может быть несколько. Также есть трансформаторы с общей точкой на вторичной обмотке для двуполярного питания.

Рабочая частота трансформаторов может быть различной. Но при одинаковых напряжениях первичной обмотки, трансформатор, разработанный для частоты 50 Гц, может использоваться при частоте сети 60 Гц, но не наоборот. При частоте меньше номинальной увеличивается индукция в магнитопроводе, что может повлечь его насыщение и как следствие резкое увеличение тока холостого хода и изменение его формы. При частоте больше номинальной повышается величина паразитных токов в магнитопроводе, повышается нагрев магнитопровода и обмоток, приводящий к ускоренному старению и разрушению изоляции.

Габариты трансформатора напрямую зависят от частоты тока в цепи, в которой он будет установлен. Конечно, трансформатор должен быть рассчитан на эту частоту. Зависимость эта обратная, т.е. с увеличением частоты габариты трансформатора значительно уменьшаются. Именно поэтому, импульсные блоки питания (с импульсными высокочастотными трансформаторами) намного компактнее.

В зависимости от назначения трансформаторы изготавливают однофазными и трехфазными.

Однофазный трансформатор представляет собой устройство для трансформирования электрической энергии в однофазной цепи. В основном имеет две обмотки, первичную и вторичную, но вторичных обмоток может быть и несколько.

Трехфазный трансформатор представляет собой устройство для трансформирования электрической энергии в трёхфазной цепи. Конструктивно состоит из трёх стержней магнитопровода, соединённых верхним и нижним ярмом. На каждый стержень надеты обмотки W1 и W2 высшего (U1) и низшего (U2) напряжений каждой фазы
схема общего устройства трехфазного трансформатора

Устройство и принцип работы измерительных трансформаторов

Классический трансформатор тока для счетчика представляет собой индуктивный преобразователь особой конструкции, в котором имеется две обмотки с различным количеством витков. Их число во вторичной однофазной катушке обычно меньше, чем в первичной обмотке.

Дополнительная информация. Применение трансформатора тока – один из способов снижения значений рабочих параметров с целью их измерения посредством обычных приборов.

При протекании тока в первичной обмотке ТТ, включенной последовательно в измеряемую линию, за счёт индуктивной связи во второй цепи начинает протекать нагрузочный фазовый ток меньшей величины. В эту же цепь включается токовая катушка бытового или промышленного трехфазного счѐтчика, рассчитанного на снятие текущих показаний расхода электроэнергии.

Токовые характеристики ТТ

Подключение счетчика через трансформаторы тока

Величина тока во вторичной цепи трансформаторного прибора зависит от коэффициента преобразования (Ктр), который может принимать стандартные значения из следующего ряда:

  • В пределах от 20/5 до 50/5;
  • В границах от 70/5 до 100/5;
  • А также в диапазоне от 200/5 до 500/5.

Обратите внимание! В этом списке приведены лишь наиболее употребительные значения Ктр для электросчётчиков (полный перечень приводится на рисунке ниже).

Из приведённой таблицы видно, что если мы выберем определённое значение тока во вторичной цепи (5 Ампер, например), то этот же параметр в первичной цепи трансформатора для счетчика может быть заметно больше (кратность составит от 4-х до 100 раз).

Преимущества и недостатки

Конструкция ТТ обеспечивает возможность безопасного подключения электросчетчика, который в нормальных условиях функционирует на рабочей сетевой частоте 50 Гц и номинальном токе во вторичной обмотке, равном 5-ти Амперам. Выбор значения Ктр = 100/5, например, позволяет рассчитать кратность передачи, обеспечивающей получение в нагрузочной цепи тока в 100 Ампер. В данном случае она соответствует 20-ти.

За счёт использования трансформаторных изделий этого класса удалось отказаться от неудобных в изготовлении и громоздких электрических приборов. Помимо этого, возможность подключения счетчика через трансформаторы тока гарантирует их надежную защищённость от КЗ и перегрузок.

Действительно, в аварийных ситуациях чаще всего из строя будет выходить сравнительно дешёвый ТТ, а не подключённый к нему прибор учёта электроэнергии.

К числу недостатков, которые имеют фазные счетчики, следует отнести:

  1. Во-первых, при малом потреблении в линейных цепях измерительный ток во вторичной обмотке иногда не достигает порога срабатывания механизма счетчика, вследствие чего последний не способен функционировать в нормальном режиме;
  2. Во-вторых, при его подключении необходимо обращать внимание на полярность включения трансформаторов тока, что не всегда удобно;
  3. И, наконец, при использовании ТТ потребуется дополнительное место для его установки, а сам прибор нуждается в периодической поверке (совместно с подключённым электросчётчиком).

Обратите внимание! Современные электронные счетчики электроэнергии практически лишены первого недостатка, который в основном касается электромеханических моделей.

Другие проблемные места скорее можно отнести к сложностям включения прибора в трёхфазную цепь, чем к его недостаткам.

Особенности подключения

Трёхфазный счётчик: выбор, монтаж, подключение

При более внимательном рассмотрении схемы подключения 3 фазного счетчика через трансформатор обнаруживается, что она предполагает обязательное соблюдение полярности включения обеих обмоток. Перед тем, как подключить его посредством ТТ, важно обратить внимание на следующие детали:

  • На первичной катушке имеются три пары входных клемм, один из контактов которых предназначен для подсоединения соответствующего фазного провода и обозначается литерой «Л1» (от второго контакта, помечаемого как «Л2» провод идёт непосредственно к 3х фазной нагрузке);

Порядок подключения к клеммам

  • На катушке измерения также имеются клеммы, обозначаемые как «И1» и «И2», соответственно, к которым в параллель подключается обмотка фазного счётчика;
  • Сечение подключаемого к клеммам первичной обмотки кабеля выбирается исходя из значения тока в нагрузке;
  • Во вторичных цепях должен применяться проводник с рабочим сечением не ниже 2,5 мм² (он идёт непосредственно к счетчику).

Дополнительная информация. Специалисты советуют организовывать подключение 3-х фазного ТТ особыми маркированными по цвету проводами, на концах которых нанесено обозначение.

Кроме того, очень часто подсоединение к счётчику вторичной обмотки организуется посредством промежуточного клеммника, на котором ставится специальная пломба.

Отметим также, что наличие дополнительных контактов обеспечивает простоту замены и обслуживания 3-х фазного счётного прибора. При его применении энергию от потребителей во время ремонтных манипуляций можно не отключать.

Схемы подключения трансформаторов

От того, какая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока используется в данном случае, зависит надёжность работы всей измерительной системы в целом. При выборе той или иной из них необходимо учитывать следующие требования:

  • Запрещено включать счетчик через трансформаторы тока, если он предназначен для прямого подсоединения в измерительную сеть;
  • При косвенном включении необходимо исследовать электрическую схему и определиться с подходящей для неё моделью трансформатора (по мощности и току);

Важно! Перед тем, как выбрать трансформатор для каждой конкретной ситуации, прежде всего, следует обратить внимание на его коэффициент преобразования, имеющий отличные значения для разных моделей.

  • Прежде чем выбрать трансформатор тока для определённой измерительной схемы нужно внимательно изучить порядок расположения контактов, к которым подключается трехфазный счетчик.

Далее будет рассмотрена конкретная схема подключения счетчика в трёхфазную цепь (смотрите рисунок ниже).

Поскольку общий принцип функционирования всех электросчетчиков одинаков, то назначение имеющихся на них клемм также схоже. Для фазы «А» оно выглядит следующим образом:

  • Контакт К1 нужен для того, чтобы подключать к счётчику токовый провод и один конец катушки напряжения трансформатора;
  • Клемма К2 предназначена для подключения нагрузки к данной фазной линии;
  • Контакт К3 используется для подсоединения второго конца обмотки напряжения ТТ.

Таким же образом к счётчику подключается вторая фаза «В» (посредством клемм К4, К5 и К6), а также третья – «С» с контактами К7, К8, К9.

Обратите внимание! Клемма К10 – общая нулевая, относительно её на К1, К4 и К7 счётчика поступают фазные напряжения со следующими тремя обозначениями: «А», «В» и «С».

К недостаткам совмещённой схемы следует отнести большую погрешность измерения потребляемой мощности, а также невозможность выявления пробоя в обмотках трансформатора.

На практике чаще всего применяется более простая схема подключения электросчетчика, согласно которой осуществляется совмещённое подсоединение вторичных токовых цепей. Она функционирует следующим образом:

  • К токовому контакту счётчика от сетевого автомата подключаются фазные провода. Для упрощения схемы к нему же подсоединяется вторая клемма фазного напряжения;
  • Фазный ввод катушки выбираем таким образом, чтобы он одновременно являлся выходом первичной обмотки ТТ. В дальнейшем он подсоединяется к нагрузке через распределительные цепи;
  • Начало вторичной трансформаторной обмотки подсоединяется к первому контакту токовой катушки счетчика (по одной из фаз);
  • Конец вторичной трансформаторной катушки соединён с концом токовой обмотки подключенного счётного механизма.

Соединение и заземление вторичных обмоток счётчика осуществляется в соответствии с требованиями ПУЭ (они выполняются по схеме «звезда»).

Благодаря такой организации подключения контактов получается семипроводная схема (в отличие от 10-ти контактной). В заключение следует напомнить, что при подключении через ТТ важен грамотный выбор его типа.

Правильно выбрать трансформатор тока, значит, принять в расчет, что максимально допустимое токовое значение во вторичной обмотке не может превышать 40% от номинала, а минимальное – 5%. Все подключаемые к счётчику фазные напряжения должны следовать в определенном порядке, который контролируется посредством специального прибора (фазометра).

Десятипроводная схема

Принципиальная десятипроводная схема подключения счетчика через трансформаторы тока:

Трансформатор тока для счетчика трехфазного

Фактически десятипроводная схема будет иметь следующий вид:

Трансформатор тока для счетчика трехфазного

Преимущества десятипроводной схемы:

  1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
  2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
  3. Высокая надежность. Учет по каждой фазе собирается независимо друг от друга. В случае нарушения цепей учета по одной из фаз работа учета на других фазах не нарушается.

Недостатки десятипроводной схемы:

  1. Большой расход проводника, для сборки вторичных цепей учета.

Семипроводная схема

Принципиальная семипроводная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока:

Трансформатор тока для счетчика трехфазного

Фактически семипроводная схема будет иметь следующий вид:

Преимущества семипроводной схемы:

  1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
  2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
  3. Экономия проводника, для сборки вторичных цепей учета за счет объединения вторичных токовых цепей.

Недостатки семипроводной схемы:

  1. Низкая надежность. В случае нарушения совмещенной токовой цепи электроэнергия не учитывается ни по одной из фаз.

Схема с совмещенными цепями

Принципиальная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока с совмещенными цепями.

При данной схеме цепи напряжения объединяются с токовыми цепями путем установки перемычек на трансформаторах от контакта Л1 к контакту Л2.

Трансформатор тока для счетчика трехфазного

Фактически схема с совмещенными цепями будет иметь следующий вид:

Трансформатор тока для счетчика трехфазного

Схема с совмещенными цепями не соответствует требованиям действующих правил и в настоящее время не применяется, однако она все еще встречается в старых электроустановках.

Группы и схемы соединений

Критериями выбора группы электрических соединений разных фаз обмоток между собой являются:

  1. Минимизация в сетях уровней высших гармоник. Это актуально при увеличении доли нелинейных нагрузок потребителей.
  2. При несимметричной загрузке фаз трансформатора токи первичных обмоток должны выравниваться. Это стабилизирует режим работы сетей питания.
  3. При питании четырехпроводных (пятипроводных) сетей трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулевой последовательности для токов короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для соблюдения условий №1 и №2 одна обмотка трансформатора соединяется в звезду, при соединении другой – в треугольник. При питании четырехпроводных сетей наилучшим вариантом считается схема Δ/Yo. Обмотки низшего напряжения соединяются в звезду с выведенным наружу нулевым ее выводом, используемым в качестве PEN-проводника (нулевого проводника).

Группы соединений обмоток трансформаторов

Еще лучшими характеристиками обладает схема Y/Zo, у которой вторичные обмотки соединяются по схеме «зигзаг» с нулевым выводом.

Схема Y/Yo имеет больше недостатков, чем достоинств, и применяется редко.

Выбор номинальных параметров трансформаторов тока

До определения номинальных параметров и их проверки на различные условия, необходимо выбрать тип ТТ, его схему и вариант исполнения. Общими, в любом случае, будут номинальные параметры. Разниться будут некоторые критерии выбора, о которых ниже.

1. Номинальное рабочее напряжение ТТ. Данная величина должна быть больше или равна номинальному напряжению электроустановки, где требуется установить трансформатор тока. Выбирается из стандартного ряда, кВ: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

2. Далее, перед нами встает вопрос выбора первичного тока ТТ. Величина данного тока должна быть больше значения номинального тока электрооборудования, где монтируется ТТ, но с учетом перегрузочной способности.

Приведем пример из книги. Допустим у статора ТГ ток рабочий 5600А. Но мы не можем взять ТТ на 6000А, так как турбогенератор может работать с перегрузкой в 10%. Значит ток на генераторе будет 5600+560=6160. А это значение мы не замерим через ТТ на 6000А.

Выходит необходимо будет взять следующее значение из ряда токов по ГОСТу. Приведу этот ряд: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000. После 6000 идет 8000. Однако, некоторое электрооборудование не допускает работу с перегрузкой. И для него величина тока будет равна номинальному току.

Но на этом выбор первичного тока не заканчивается, так как дальше идет проверка на термическую и электродинамическую стойкость при коротких замыканиях.

2.1 Проверка первичного тока на термическую стойкость производится по формуле:

Данная проверка показывает, что ТТ выдержит определенную величину тока КЗ (IТ) на протяжении определенного промежутка времени (tt), и при этом температура ТТ не превысит допустимых норм. Или говоря короче, тепловое воздействие тока короткого замыкания.

iуд – ударный ток короткого замыкания

kу – ударный коэффициент, равный отношению ударного тока КЗ iуд к амплитуде периодической составляющей. При к.з. в установках выше 1кВ ударный коэффициент равен 1,8; при к.з. в ЭУ до 1кВ и некоторых других случаях – 1,3.

2.2 Проверка первичного тока на электродинамическую стойкость:

В данной проверке мы исследуем процесс, когда от большого тока короткого замыкания происходит динамический удар, который может вывести из строя ТТ.

Для большей наглядности сведем данные для проверки первичного тока ТТ в небольшую табличку.

3. Третьим пунктом у нас будет проверка трансформатора тока по мощности вторичной нагрузки. Здесь важно, чтобы выполнялось условие Sном>=Sнагр. То есть номинальная вторичная мощность ТТ должна быть больше расчетной вторичной нагрузки.

Вторичная нагрузка представляет собой сумму сопротивлений включенных последовательно приборов, реле, проводов и контактов умноженную на квадрат тока вторичной обмотки ТТ (5, 2 или 1А, в зависимости от типа).

Величину данного сопротивления можно определить теоретически, или же, если установка действующая, замерить сопротивление методом вольтметра-амперметра, или имеющимся омметром.

Сопротивление приборов (амперметров, вольтметров), реле (РТ-40 или современных), счетчиков можно выцепить из паспортов, которые поставляются с новым оборудованием, или же в интернете на сайте завода. Если в паспорте указано не сопротивление, а мощность, то на помощь придет известный факт – полное сопротивление реле равно потребляемой мощности деленной на квадрат тока, при котором задана мощность.

Схемы включения ТТ и формулы определения сопротивления по вторичке при различных видах КЗ

Не всегда приборы подключены последовательно и это может вызвать трудности при определении величины вторичной нагрузки. Ниже на рисунке приведены варианты подключения нескольких трансформаторов тока и значение Zнагр при разных видах коротких замыканий (1ф, 2ф, 3ф – однофазное, двухфазное, трехфазное).

Выбор ТТ для релейной защиты

Трансформаторы тока для цепей релейной защиты исполняются с классами точности 5Р и 10Р. Должно выполняться требование, что погрешность ТТ (токовая или полная) не должна превышать 10%. Для отдельных видов защит эти десять процентов должны обеспечиваться вплоть до максимальных токов короткого замыкания. В отдельных случаях погрешность может быть больше 10% и специальными мероприятиями необходимо обеспечить правильное срабатывание защит. Подробнее в ПУЭ вашего региона и справочниках. Эта тема имеет множество нюансов и уточнений. Требования ГОСТа приведены в таблице:

Читайте также:  Клещи для обжима наконечников проводов: виды инструмента и способы применения

значения погрешностей ТТ для цепей РЗА по ГОСТ-7746-2015

Хоть это и не самые высокие классы точности для нормальных режимов, но они и не должны быть такими, потому что РЗА работает в аварийных ситуациях, и задача релейки определить эту аварию (снижение напряжения, увеличение или уменьшение тока, частоты) и предотвратить – а для этого необходимо уметь измерить значение вне рабочего диапазона.

Выбор трансформаторов тока для цепей учета

К цепям учета подключаются трансформаторы тока класса не выше 0,5(S). Это обеспечивает бОльшую точность измерений. Однако, при возмущениях и авариях осциллограммы с цепей счетчиков могут показывать некорректные графики токов, напряжений (честное слово). Но это не страшно, так как эти аварии длятся недолго. Опаснее, если не соблюсти класс точности в цепях коммерческого учета, тогда за год набежит такая финансовая погрешность, что “мама не горюй”.

ТТ для учета могут иметь завышенные коэффициенты трансформации, но есть уточнение: при максимальной загрузке присоединения, вторичный ток трансформатора тока должен быть не менее 40% от максимального тока счетчика, а при минимальной – не менее 5%. Это требование п.1.5.17 ПУЭ7 допускается при завышенном коэффициенте трансформации. И уже на этом этапе можно запутаться, посчитав это требование как обязательное при проверке.

По требованиям же ГОСТ значение вторичной нагрузки для классов точности до единицы включительно должно находиться в диапазоне 25-100% от номинального значения.

Диапазоны по первичному и вторичному токам для разных классов точности должны соответствовать данным таблицы ниже:

значения погрешностей ТТ для цепей учета и измерения по ГОСТ-7746-2015

Исходя из вышеописанного можно составить таблицу для выбора коэффициента ТТ по мощности. Однако, если с вторичкой требования почти везде 25-100, то по первичке проверка может быть от 1% первичного тока до пяти, плюс проверка погрешностей. Поэтому тут одной таблицей сыт не будешь.

Некоторые характеристики показателя.

Номинальные токи на обмотках высшего напряжения (ВН) и обмотках низшего напряжения (НН) относятся к основным параметрам данного вида оборудования.

Разновидности трансформаторов тока

Выбирать прибор, подходящий под напряжение сети или конкретные работы, необходимо на основании классификации по разным признакам.

Назначение

Существуют такие трансформаторы:

  • измерительные – замеряют параметры цепи,
  • защитные – предотвращают перегрузки, выход оборудования из строя,
  • промежуточные – подключаются в цепь с релейной защитой, выравнивают токи в схемах дифзащиты,
  • лабораторные – отличаются высокой точностью.

У лабораторных моделей больше коэффициентов преобразования.

По роду установки

Класс измерительных токовых устройств делится на несколько вариантов общего или специального назначения:

  • Переносные – трансформаторы специального назначения, применяемые для контрольных измерений или испытаний в мобильных электротехнических лабораториях;
  • Накладные – устройства преобразования специального назначения, использующиеся на высоковольтных установках, наложением сверху проходных изоляторов цепей силового трансформатора сети;

Трансформатор

  • Встроенные – измерительные трансформаторы специального типа, применяемые внутри различных электрических аппаратов и машин для преобразования величин внутренней цепи оборудования;
  • Внутренней установки – электротехнические устройства общего назначения применяемые на высоковольтных распределительных электросистемах, или силовых цепях низкого напряжение (400В);
  • Наружной установки – приборы преобразования общего назначения, применяемые открытых распределительных сетях высокого напряжения (свыше 1000В).

Точное определение оборудования на участке цепи, к которым будут подключены последовательные преобразователи становится одним из важных критериев их выбора.

Переносной трансформатор

Тип монтажа

Для частного дома и квартиры можно подобрать аппарат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на проходную изоляцию. Для измерения и лабораторных тестов используются переносные модели.

По количеству ступеней трансформации

Трансформаторы делятся на два основных типа в этом разрезе классификации:

  • Одноступенчатые – такие устройства имеют одну первичную и одну вторичную обмотку в устройстве, один неизменяемый коэффициент трансформации;
  • Многоступенчатые – электромагнитный аппараты каскадного вида, устройство которых содержит или возможность изменения числа витков первичной или вторичной обмотки, или содержит сразу несколько вторичных обмоток с дифферентом их числа витков. Эта конструкция позволяет иметь несколько коэффициентов трансформации в одном устройстве;

Первый класс трансформаторов наиболее распространен в применении энергетических установок общего назначения. Второй тип применяется в специализированных участках распределительных сетей по необходимости.

одноступенчатый трансформатор

Тип изоляции

Бывают следующие преобразователи:

  • сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
  • бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
  • газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
  • компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.

Компаунд имеет самые высокие показатели влагостойкости.

В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.

По количеству вторичных обмоток

Соответственно, исходя из количества ступеней трансформации приборы делятся на:

  • С одной вторичной обмоткой;
  • С двумя и более вторичными обмотками.

Основной вид трансформаторов в таком делении относит первые его вид к приборам общего назначения, второй к типу специального назначения.

трансформатор с одной вторичной обмоткой

По назначению

Основное назначение этого электромагнитного прибора – трансформация тока из одной величины в другую. Существует два основных направления, использования трансформаторов:

  • Для измерений – передача измерительных параметров приборам, показания которых снимает персонал электроустановки с целью анализа работы энергетических установок высокого напряжения (>1000В). Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрыв энергетической цепи, а к его вторичной обмотке подключается требуемый измерительный прибор, типа амперметра, обмоток ваттметров или счетчиков учета электроэнергии. Их монтаж производится в энергетических установках, где невозможно прямое подключение измерительной аппаратуры, обмоток электросчетчиков напрямую, но необходимо при этом их нормальное функционирование.
  • Для защиты – передача измерительной информации устройствам защиты, или любым модулям управления энергетической системы, в состав которой они включены. Обеспечивает изолированную работу этих приборов в высоковольтных установках или силовых цепях с напряжением 400В. Изоляция реле и контрольных приборов от первичной цепи установки обеспечивает безопасную доступность к таким модулям обслуживающего персонала для их ремонта и эксплуатации.

Конструкция первичной обмотки

Существуют шинные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, обмоткой петлевого типа и «восьмеркой») устройства.

Класс точности трансформатора тока

При правильном выборе трансформатора тока нужно, прежде всего, руководствоваться сферой измерения где будет применяться трансформатор тока, если ТТ, например, будет применяться для АИИС КУЭ для снятия показаний коммерческого учета, то он должен иметь высокий класс точности.

Погрешности ТТ прежде всего зависимы от габаритов и конструктивных особенностей магнитопровода, а также от количества витков и сечения провода обмотки. На погрешность в показаниях большое влияние оказывает материал, из которого изготовлен магнитопровод.

При использовании в современных системах коммерческого учета нашли применение ТТ с магнитопроводом, выполненным из нанокристаллических (аморфных) сплавов, ТТ приобретает высокий класс точности измерения 0.5, 0,5S. 0.2S, при малом значении первичного тока.

Аморфные сплавы при повышении класса точности ТТ способствуют увеличению максимальной мощности обмоток, улучшают защиту измерительных приборов, подключенных в цепь с трансформатором, сводят к нулю эффект старения, что позволяет сохранить характеристики устройства. Так получают точные и качественные изделия,которые гарантируют стабильное функционирование систем АИИС КУЭ.

Высокий класс точности создает наиболее узкий диапазон трансформаторных погрешностей.

Различие между классами точности 0,5. 0,2и 0,5S, 0.2S заключается в погрешности обмотки класса 0,5 или 0,2ниже 5% от номинального тока. В таком значении тока,выявляется недоучет электроэнергии, сокращаемый при использовании трансформаторов с классом точности S.

Для различного вида технических измерений, возможно, подключение трансформаторов с классом точности – 1. Для применения в подключении указывающих амперметров разрешается применение ТТ с классом точности – 3.

По классу напряжения

Важным критерием выбора устройств преобразования. Он включает в себя два основных класса:

  • Для высоковольтных распределительных установок – 6/10/35 киловольт и выше – применения преобразователей в таких сетях имеют увеличенных габарит и некоторые конструктивные различия;
  • Для низковольтных распределительных устройств – применение до 1000В – наиболее распространенный класс напряжения таких приборов равен 400В. В этом классе габариты трансформаторов зависят от номинальных токов первичных обмоток, а конструктивное исполнение обладает значительным многообразием в зависимости от типа монтажа и расположения участка их установки.

Неправильный подбор класс напряжения при выборе трансформаторов сделает их применение невозможным в проектируемой или работающей энергетической системы или ее участка.

Тип изоляции

Бывают следующие преобразователи:

  • сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
  • бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
  • газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
  • компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.

Компаунд имеет самые высокие показатели влагостойкости.

В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.

По методу преобразования

В силу развития прогресса в электротехнике этот параметр теперь входит в основную классификацию приборов преобразования, состоит из типов:

  • Электромагнитные – приборы преобразования, основанные на обмотках медной проволоки, с цельным стальным сердечником, наиболее распространенный экономически выгодный вид трансформаторов, широко используемый в различных распределительных сетях;
  • Оптико-электронный – новый тип преобразования токовой величины, основанный на прогрессивно инновационном устройстве электромагнитных приборов, их изоляции, с применением новейших материалов. Выше по цене, но имеющий более точные выходные параметры.

Резюмируя перечисленную выше классификацию электромагнитного оборудования, вывод по их верному выбору на поверхности – только полное изучение всех перечисленных параметров устройств преобразования тока, сравнение их с параметрами энергосистемы, где они будут эксплуатироваться, не позволит сделать непростительных ошибок при их подборе, дальнейшей установки и качественному использованию.

Номинальные параметры

Правильный выбор ТТ состоит из подбора собственных номинальных величин, проведения тест-проверок, результаты которых станут основополагающими для определения необходимой марки трансформаторов.

Рабочее напряжение

Значение величины рабочего напряжения – то есть значение действующего напряжения распределительного установки, куда подбирается определенный измерительный трансформатор, должно быть меньше или равно номинальному напряжению трансформатора. Для эффективного выбора существует стандартный ряд номиналов рабочих напряжений, выраженный в киловольтах: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

Трансформатор тока

Первичный ток ТТ

Второй основной параметр выбора измерительного прибора происходит практически также, как и подбор рабочего напряжения: табличные токовые стандарты токов ТТ сравниваются со значением рабочего тока участка цепи или всей электроустановки, где планируется устанавливаться преобразовательный прибор.

Однако здесь нужно учитывать еще один критерий: в сети с активной нагрузкой и потребителями общего назначения номиналы подбираются без учета поправочных запасов по току, а вот для электрооборудования генераторов, двигателей или других активно-реактивных потребителей требуется при выборе первичного тока ТТ учитывать 10% запас по его величине. Это связано с бросками токовых величин в момент пуска подобного оборудования.

Стандартные величины по которым производится выбор тока первичной обмотки трансформатора заключены в определенный табличный ряд, единицы измерения – амперы: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000.

Если выбор первичного тока с учетом 10% запаса находится между стандартных значений ряда – берется больший из их значений.

Однако здесь необходимо получить данные еще двух обязательных проверок трансформаторов, чтобы окончательно быть уверенным в его правильном выборе:

Трансформатор

Проверка по мощности вторичной нагрузки

Третий обязательный параметр выбора ТТ. Проверка проходит путем сравнительного анализа номинальной мощности ТТ и полной мощности вторичной нагрузки на всем участке цепи, в которой планируется установка выбираемого трансформатора тока. Номинальная величина мощности должна быть больше или равна значению в действующей или проектируемой установке.

Важно знать при этом, что полная мощность нагрузки цепи представляет собой сумму сопротивлений всех коммутационных, измерительных, релейных приборов и аппаратуры управления участка умноженная на квадрат тока этой аппаратуры.

Если подбор осуществляется в проектируемом распределительном устройстве – значения сопротивлений берутся из паспортных данных оборудования, установленного там, если объект уже действующий – величины сопротивления получаются путем замеров сопротивления омметров или другими известными методами.

Коэффициент трансформации

Этот параметр является заключительным номинальным параметром, который должен учитываться для правильного выбора трансформаторов тока для измерительных приборов, релейной системы и модулей управления в распределительных цепях.

Мощность

Основным параметром трансформаторов является мощность, обозначаемая буквой S. Она определяет массогабаритные показатели электромагнитного аппарата. От значения мощности зависит тип используемого магнитопровода, количество/диаметр витков в обмотках. Измеряется мощность в единицах В∙А (вольт-ампер). На практике для удобства используются кратные вольт-амперам величины кВА (103∙ В∙А) и МВА (106∙ В∙А).

Электромагнитная

Представляет собой мощность в   выходной катушке, передаваемой с витков входной электромагнитным способом. Она определяется умножением действующего значения ЭДС на величину тока, протекающего в нагрузке электромагнитного преобразователя: Sэм = E2∙ I2.

Полезная

Это произведение действующего напряжения во вторичной обмотке на значение нагрузочного тока. Рассчитывается по формуле: S2 = U2∙I2.

Расчетная

Расчётная мощность – произведение величин I1 и U1   входной обмотки аппарата S1 = U1  I1. Этот параметр определяет габариты изделия: число витков и сечение проводов.

Габаритная (типовая)

Параметр S габ определяет реальное сечение сердечника. Так называют полусумму мощностей всех обмоток электромагнитного устройства: S габ = 0,5∙(S1+S2 +S3+ …).

Как правильно выбрать ТТ для релейной защиты

Чтобы правильно выбрать трансформаторы тока для различных блоков релейной защиты и автоматики, стоит обратить внимание на несколько важных параметров их выбора:

  • Максимальное и номинальное значение напряжения в первичной обмотке трансформатора;
  • Номинальное значение тока в первичной обмотке;
  • Класс точности.

Последний параметр – для различных видов трансформаторов имеет различные значения, а для блоков релейной защиты и автоматики имеет приоритетное значение в связи с тем, что от него зависит точность выходного сигнала, другими словами, качество питания всего блока защиты и автоматики. Для более точной работы систем защиты и автоматики в распределительных сетях применяется использование трансформаторов с повышенным классом точности – 10 (Р). Подробное рассмотрение такого понятия, как класс точности в статье публикуется ниже.

Определение рациональных величин магнитной индукции в магнитной цепи трансформатора

Рациональная величина магнитной индукции (В) зависит от установленных ГОСТ 12022-76 для данного трансформатора потерь (Рхх) и тока (Iхх) холостого хода. Для ее определенияна первом этапепользуются рекомендациями производства и принимают в стержнях (
В
с) по табл. 5 [1] в зависимости от марки стали и номинальной мощности трансформатора, Тл: Вс=1,57 Тл.

Магнитная индукция в ярме (В

я), будет равна, Тл


=1.457

На втором этапепроводится проверка принятой магнитной индукции по Рхх(гост)иIхх(гост), т.к. завышенная магнитная индукция приводит к перегреву магнитопровода трансформатора и увеличенному току холостого хода, а заниженная – к перерасходу обмоточных проводов, обмотка вообще может не разместиться на заданном магнитопроводе.

Вычисление значений номинального тока.

Для однофазного трансформатора, мощность которого определяется по формуле S = UI, номинальные токи будут следующими:

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Таким образом, по значениям мощности (Sном.) и напря¬жений обмоток ВН и НН (Uном.), указанным в паспорте объекта, можно рассчитать показатели номинальных токов трансформатора (Iном.).

Время-токовые характеристики

Эти характеристики представлены в виде графика, по которому можно довольно точно определить ток и время, когда произойдет гарантированное отключение устройства.

Графики для определения времени отключения автомата

Например, можно узнать, через какой промежуток времени произойдет отключение автомата типа С, если через него протекает ток в полтора раза больше номинального, т. е. I/I n =1,5. Проводим на графике вертикальную линию так, чтобы она пересекла область значений и от точек пересечения этой прямой с голубой зоной проводим горизонтальные линии до оси Y.

На оси Y видим время: минимальное – 50 сек., максимальное – в районе 6 мин. Значит, при двойном превышении тока этот кабель будет работать под такой нагрузкой до 6 мин.

Для определения токов отключения для других типов, B или D, следует провести горизонтальные линии до оси Y от соответствующих областей.

При коротком замыкании автоматы работают очень надежно, отключая сеть менее чем через 0,1 сек, за такой промежуток времени кабель не успевает заметно нагреться.

Если произошло аварийное отключение, не спешите включать автомат, сначала отключите мощные приборы, особенно нагревательные: утюг, кипятильник, электроплиту, микроволновку и т. д. Включайте автомат спустя 5–10 мин., если произошло повторное отключение, то лучше вызвать специалиста.

Площадь сердечника

Как уже было сказано выше, мощность блока питания – это сумма мощностей всех его вторичных обмоток. Это основа выбора самого сердечника и его площади. Формула такая:

S=1,15 * √P

В этой формуле мощность устанавливается в ваттах, а площадь получается в сантиметрах квадратных. Если сам сердечник имеет Ш-образную конструкцию, то сечение берется среднего стержня.

Номинальный ток (I n)

Автоматические выключатели имеют стандартизованный ряд номинальных токов, это отражено в ГОСТ Р 50345–99, данные сведены в таблицу. Это длительные токи, текущие через автомат и не вызывающие его отключения. По таблице можно подобрать номинальный ток автоматического выключателя. В ней приведен стандартный ряд номинальных токов (I n) для автоматов, применяемых в России.

Стандартизированный ряд номинальных токов (In) для автоматов

Номинальный ток А
0.5 1 1.6 2 2.5 3 4 5 6,3 (или 6)
8 10 16 25 31,5 (или 32) 40 50 63
80 100 125 160 200 250 320 400 500 630
800 1000 1600 2000 2500 4000 5000 6300

Однако на время отключения оказывает влияние температура окружающей среды и способ монтажа выключателя. Так, повышение температуры воздуха в месте установки автомата вызывает сокращение этого периода, понижение – удлиняет. Одиночно установленный выключатель имеет более длительный период, а установленный в группе – сокращенный, из-за влияния соседних автоматов.

Приведенная ниже таблица отражает информацию о токах, приводящих к отключению в длительной перспективе, она позволит выбрать необходимый номинал.
Это нормируемые токи по ГОСТУ.

Нормируемые токи по ГОСТУ для выбора номинала автомата

Характе-
ристика
срабаты-
вания автоматов
типа
B, C, D Номинал автомата
6A 10A 13A 16A 20A 25A 32A 40A 50A
Отклю-
чение
НЕ РАНЬШЕ,
чем 1 час (1,13*In)
6,78 A 11,3 A 14,69 A 18,08 A 22,6 A 28,25 A 36,16 A 45,2 A 56,5 A
Отклю-
чение
НЕ БОЛЬШЕ,
чем 1 час (1,45*In)
8,7 A 14,5 A 18,85 A 23,2 A 29 A 36,25 A 46,4 A 58 A 72,5 A

По приведенной таблице можно сделать выбор автомата по току отключения. Например, известно, что кабель в открытой проводке с медной жилой сечением 4 мм 2 имеет допустимый ток 30А (т. 1.3.4-1.3.8. ПУЭ). Находим в таблице ближайший меньший ток отключения, это – 29А, значит, нам нужен автомат С20. Если выбрать автомат с номинальным током С25, то длительно протекающий ток в кабеле составит 36,25А, время отключение автомата может достигать 1 часа. За это время кабель может нагреться до значительной температуры, что вызовет оплавление изоляции. Если повторение такой ситуации не исключено, то это обязательно приведет к аварии.

Сечение провода

И последняя четвертая формула касается сечения используемого медного провода в обмотках.

d=0,8*√I, где d – это диаметр провода, а «I» – сила тока в обмотке.

Расчетный диаметр необходимо также округлить до стандартной величины.

Итак, вот четыре формулы, по которым проводится подбор трансформатора тока

Здесь неважно покупаете ли вы готовый прибор или собираете его самостоятельно. Но учтите, что такой расчет подходит только для сетевого трансформатора, который будет работать от сети в 220 В и 50 Гц

Обозначение трансформатора на схеме.

Для высокочастотных приборов используются совершенно другие формулы, где придется проводить расчет потерь трансформатора тока. Правда, формула коэффициента трансформации и у него точно такая же. Кстати, в этих устройствах устанавливается ферромагнитный сердечник.

Количество витков в первичной обмотке

Здесь используется следующая формула:

n=50*U1/S, понятно, что U1 равно 220 В.

Кстати, эмпирический коэффициент «50» может изменяться. К примеру, чтобы блок питания не входил в насыщение и тем самым не создавал лишних помех (электромагнитных), то лучше в расчете использовать коэффициент «60». Правда, это увеличит число витков обмотки, трансформатор станет немного больше в размерах, но при этом снизятся потери, а, значит, режим работы блока питания станет легче.

Самостоятельный расчет

Для изготовления Т необходимой мощности следует выполнить расчет самостоятельно. Если известно U и максимальный I, который должна генерировать КВО, то P вторичной цепи рассчитывается по следующей формуле: P2 = U2 * I2. При коэффициенте полезного действия (КПД=0,8) Т мощность КПО вычисляется следующим способом: P1 = P2/0,8 = 1,25 * P2.

Самостоятельный расчёт мощности трансформаторов

Передача мощности с одной обмотки на другую осуществляется при помощи Ф в магнитопроводе, следовательно, от P1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, который равен квадратному корню из P1 (в ваттах): S = sqrt (P1) (сантиметры квадратные). Исходя из значения S, определяется количество витков w на 1 В: w = 50/S. Число витков обмоток вычисляется по формулам: w1 = w * U1 и w2 = w * U2 + (w * U2 * 0,1).

Ток первичной обмотки рассчитывается по формуле: I1 = P1/U1. Диаметры (d) провода обмоток определяются по значениям токов, а допустимая плотность тока для Т равна 2 А/кв.мм: d = 0,8 * sqrt (I). Площадь поперечного сечения рассчитывается по формуле: S = 3,1416 * d * d/4.

Примеры расчета

В качестве примера выбора трансформаторов тока рассмотрим расчетную проверку правильности выбора ТТ для счетчика электроэнергии в распределительной установке, с номинальным током в 150А, при минимуме нагрузки в 15А.

Проверяется Т-0,66 200/5, с коэффициентом трансформации – 40.

Ток вторичной обмотки при номинальном токе: 150/40 = 3,75А;

Минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке: (5*40)/100 = 2А;

Полученный ток вторичной обмотки проверяемого трансформатора больше полученного значения минимального тока, что говорит о выполнении первого требования проверки;

Рассчитаем минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке: 15/40 = 0,38А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотке при минимальной нагрузке: 5*5/100 = 0,25А;

0,38А> 0,25А – еще один пункт не выходит за рамки требуемых правил соответствия выбранного трансформатора тока;

Рассчитаем значение тока при ¼ нагрузке: 150*25/100 = 37,5А;

Рассчитаем значение тока вторичной обмотки при ¼ нагрузки: 37,5/40 = 0,94А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотки при ¼ нагрузке: 5*10/100 = 0,5А;

Сравнив оба значения токов вторичной обмотки, видим, что и здесь расчетное значение в норме: 0,94А> 0,5А;

Вывод: трансформатор тока Т-0,66 200/5 для учета электроэнергии выбран правильно и соответствует всем нормативным значениям «ПУЭ».

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которой пользуюсь уже несколько десятков лет для создания и проверки самодельных трансформаторных устройств из железа неизвестной марки по мощности нагрузки.

По ней мне практически всегда получалось намотать схему с первой попытки. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать некоторое количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

В основу расчета положено среднее соотношение коэффициента полезного действия ŋ, как отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке к приложенной полной S1 в первичной.

ŋ = S1 / S2

Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

Читайте также:  Строительство бетонного бассейна своими руками: пошаговая инструкция с фото
Мощность трансформатора, ватты Коэффициент полезного действия ŋ
15÷50 0,50÷0,80
50÷150 0,80÷0,90
150÷300 0,90÷0,93
300÷1000 0,93÷0,95
>1000 0.95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего по первичной обмотке в амперах, на напряжение бытовой проводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую по сердечнику, полноценно распределяясь в нем в зависимости от формы распределения потоков:

  1. для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
  2. у сердечника из Ш-образных пластин Qc=0,7√S1.

Сердечники трансформаторов
Таким образом, первый этап расчета позволяет: зная необходимую величину первичной или вторичной мощности подобрать магнитопровод по форме и поперечному сечению сердечника;или по габаритам имеющегося магнитопровода оценить электрические мощности, которые сможет пропускать проектируемый трансформатор.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор создается для преобразования электрической энергии одной величины напряжения в другое, например, U1=220 вольт на входе и U2=24 V — на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном примере записывается как выражение 220/24 или дробь с первичной величиной напряжения в числителе, а вторичной — знаменателе. Он же позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

n = W1 / W2

Коэффициент трансформации трансформатора

На первом этапе мы уже определили электрические мощности каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I=S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении поперечного сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока лежит в пределах 1,8÷3 ампера на квадратный миллиметр.

Расчет диаметра провода

Величину тока в амперах для каждой обмотки мы определили на предыдущем шаге.

Теперь просто извлекаем из нее квадратный корень и умножаем на коэффициент 0,8. Полученное число записываем в миллиметрах. Это расчетный диаметр провода для катушки.

Он подобран с учетом выделения допустимого тепла из-за протекающего по нему тока. Если место в окне сердечника позволяет, то диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не вмещаются в окне магнитопровода, то его поперечное сечение допустимо чуть уменьшить. Но, такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

При выборе диаметра провода добиваются оптимального соотношения между его нагревом при эксплуатации и габаритами свободного пространства внутри сердечника, позволяющими разместить все обмотки.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Вычисление основано на использовании магнитных свойств железа сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных сортов электротехнической стали, подбираемые под конкретные условия работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить электротехнические характеристики которой ему практически не реально. Поэтому формулы учитывают усредненные параметры, которые не сложно откорректировать при наладке.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое наводится в одном витке катушки и связан с поперечным сечением магнитопровода Qc (см кв).
Расчет числа витков трансформатора

В первичной обмотке число витков вычислим, как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге требуется прикинуть: войдут ли все обмотки в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого допускаем, что провод имеет сечение не круглое, а квадрата со стороной одного диаметра. Тогда при совершенно идеальной плотной укладке он займет площадь, равную произведению единичного сечения на количество витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, ибо так идеально намотать витки не получится. Это будет место внутри полостей катушки, а она еще займет определенное пространство.

Далее сравниваем полученные площади для катушек каждой обмотки с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — мотать витки «на удачу». Им можно пользоваться, если новая конструкция перематывается проводом со старых рабочих катушек на том же сердечнике.

Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью

Электрические сети 6-35 кВ Украины и стран СНГ выполнены с изолированной нейтралью. Эти сети при определенных токах замыкания на землю (для Uн=35 кВ – 10 А; Uн=10 кВ – 20 А; Uн=6 кВ – 30 А) должны иметь, как правило, реакторную или резистивную компенсацию нейтрали.
надежность трансформаторов тока

Основным преимуществом сетей с изолированной нейтралью является возможность обеспечивать длительное время потребителей электроэнергией даже при наличии «земли» в сети без их отключения. В то же время одним из основных недостатков является опасность возникновения (при малых токах замыкания на землю, равных 0,5-3,5 А) феррорезонансных процессов с последующим повреждением электромагнитных трансформаторов напряжения (ТН).

Феррорезонансные процессы (ФРП) в таких сетях, как показывает опыт эксплуатации и исследования, проведенные учеными «Львовской политехники», возникают во время появления и обрыва «земли» в сети (срабатывание разрядников, касание ветвями деревьев, обрыв троса фаз ЛЭП, стекание капель росы по изоляторам, особенно загрязненным, некоторым коммутационным переключениям, приводящим к изменению емкости в сети и т.д.).

В большинстве случаев эти ФРП проходят при частотах 17 и 25 Гц и сопровождаются протеканием через первичную обмотку ТН сверхтоков, которые на порядок и больше превышают допустимые для ТН токи, из-за чего первичные обмотки перегорают в течение нескольких минут. В эксплуатации имеют место случаи, когда первоначально по два-три раза (после замены) перегорает высоковольтный предохранитель 35 кВ, рассчитанный на номинальный ток срабатывания 2 А (это при том, что допустимый ток первичной обмотки ТН не превышает 60 мА), при этом повреждается ТН. Таким образом, имеют место неоднократные протекания больших токов через об-мотку ТН сверх допустимых, которые постепенно, за счет перегрева внутренних слоев, приводят к разложению изоляции и повреждению ТН.

В настоящее время, если судить по публикациям российских журналов, проводится большая работа по защите ТН от их повреждений в сетях.

Однако каждый из предлагаемых методов имеет свои недостатки и не в состоянии полностью решить проблему защиты ТН от воздействия ФРП. Кроме того, отсутствует возможность фиксации появления ФРП на участке сети с ТН.

С этой точки зрения наиболее эффективным способом подавления (а главное фиксацией времени и длительности) ФРП является устройство подавления резонанса (УПР), разработанное на кафедре электрических сетей «Львовской политехники», типа ПЗФ-5 (рис. 1, 2).
надежность трансформаторов тока

При возникновении феррорезонанса на выводах обмотки «разомкнутого треугольника» трехфазного ТН (или группы трех однофазных ТН) возникает напряжение нулевой последовательности 3U0 ? 100 В с субгармонической частотой (чаще всего 20-25 Гц).

После появления напряжения с субгармонической частотой устройство ПЗФ-5 с заданной задержкой времени однократно подключает к выводам обмотки «разомкнутого треугольника» резистор 5-6 Ом на время, заданное для гашения ФРП. Подключенный резистор обеспечивает срыв (погашение) феррорезонансных колебаний в течение t ?0,3 с, что исключает возможность термического повреждения обмоток ВН ТН феррорезонансными процессами.

У устройства ПЗФ-5 предусмотрено однократное его включение на заданное время с повторной готовностью к срабатыванию через заданное время. При длительном феррорезонансе предусмотрено повторное однократное срабатывание устройства с последующим запретом (блокированием) импульса гашения вплоть до ликвидации феррорезонанса, после чего устройство снова будет готово к работе. Это обеспечивает термическую стойкость резистора при многократных частых пусках устройства (например, при перемежающей дуге, частыми замыканиями на землю проводов сети ветками деревьев, порывами ветра и т.д.). Устройство формирует архив и отражает на дисплее 5 последних режимов феррорезонанса (срабатываний устройства). В «архиве аварий» устройства накапливается информация о дате и времени возникавших аварийных состояний, что дает эксплуатационным службам дополнительную информацию о состоянии сети в том или ином режиме. По анализу «архива» появляется возможность принять меры по повышению надежности сети в целом.

В настоящее время в системах установлено около 60 УПР. В сетях, где они установлены, информации о повреждениях ТН и неправильной работе ПЗФ не поступало.

Устройство представляет собой металлический ящик размерами 240х185х80 мм, к которому подводится питание ТН 100 В, 50 Гц и напряжение 3U0 от «разомкнутого треугольника», по которому и определяется наличие резонанса в сети. Устройство потребляет не более 10 ВА, устанавливается на панели релейной защиты и может работать при температуре окружающей среды от -55 0С до +60 0С. УПР ПЗФ-5 имеет кнопки вызова – ввода информации (с контролем информации по цифровому индикатору), проверки исправности (тестирования), а также контакты для запуска реле сигнализации при срабатывании (пуске) защиты или потере питания. Масса устройства 3 кг (рис. 3).

Прибор типа ПЗФ-5 обеспечивает защиту трансформатора напряжения от повреждения при феррорезонансных процессах. Вместе с этим нужно учитывать, что ПЗФ-5 может защитить ТН от повреждения только в том случае, если не менее 60% ТН в электрически связанной сети будет оборудовано устройством защиты от ФРП. Наиболее благоприятными условиями для предотвращения ФРП является оборудование такими устройствами 80-90% ТН в электрически связанной сети. Это необходимо потому, что вывод в ремонт одного ТН, оборудованного устройством ПЗФ, приведет к уменьшению общего процента оборудованных ТН, и условия для предотвращения ФРП соответственно ухудшатся.Разработчики и изготовители ТН, так же как и эксплуатационники, заинтересованы в безаварийной работе ТН и было бы целесообразно провести проверку работы устройства ПЗФ-5 в наиболее проблемных сетях, обобщить опыт работы и на его основе принять окончательное решение о целесообразности применения ПЗФ-5.

Силовой трансформатор: формулы для определения мощности, тока, uk%

Силовой трансформатор представляет собой сложную систему, которая состоит из большого числа других сложных систем. И для описания трансформатора придумали определенные параметры, которые разнятся от машины к машине и служат для классификации и упорядочивания.

Разберем основные параметры, которые могут пригодиться при расчетах, связанных с силовыми трансформаторами. Данные параметры должны быть указаны в технических условиях или стандартах на тип или группу трансформаторов (требование ГОСТ 11677-85). Сами определения этих параметров приведены в ГОСТ 16110.

Номинальная мощность трансформатора — указанное на паспортной табличке трансформатора значение полной мощности на основном ответвлении, которое гарантируется производителем при установке в номинальном месте, охлаждающей среды и при работе при номинальной частоте и напряжении обмотки.

Числовое значение мощности в кВА изначально выбирается из ряда по ГОСТ 9680-77. На изображении ниже приведен этот ряд.
ряд мощностей трансформаторов по ГОСТ 9680

Значения в скобках принимаются для экспортных или специальных трансформаторов.

Если по своим характеристикам оборудование может работать при разных значениях мощностей (например, при различных системах охлаждения), то за номинальное значение мощности принимается наибольшее из них.

К силовым трансформаторам относятся:

  • трехфазные и многофазные мощностью более 6,3 кВА
  • однофазные — более 5 кВА

Номинальное напряжение обмотки — напряжение между зажимами трансформатора, указанное на паспортной табличке, на холостом ходу.

Номинальный ток обмотки — ток, определяемый мощностью, напряжением обмотки и множителем, учитывающим число фаз. То есть если трансформатор двухобмоточный, то мы будем иметь ток с низкой стороны и ток с высокой стороны. Или же ток, приведенный к низкой или высокой стороне.

Напряжение короткого замыкания — дадим два определения.

Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары при замкнутой накоротко второй обмотке пары и остальных основных обмотках, не замкнутых на внешние цепи

Взято из ГОСТ 16110

Напряжение короткого замыкания uk — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному

Источник — Электрооборудование станций и подстанций

Определились с основными терминами, далее разберем как определить мощность, ток и сопротивление трансформатора на примере:

ТМ-750/10 с номинальными напряжениями 6 кВ и 0,4 кВ. Ток с высокой стороны будет 72,2 А, напряжение короткого замыкания — 5,4%. Определим ток из формулы определения полной мощности:
формула мощности силового трансформатора и определение тока

Так что, если недобрали данных для расчетов, всегда можно досчитать. Но это рассмотрен случай двухобмоточного Т.

Чтобы определить сопротивление двухобмоточного трансформатора в именованных единицах (Ом), например, для расчета тока короткого замыкания, воспользуемся следующими выражениями:
формула определения сопротивления трансформатора в именованных единицах

  • x — искомое сопротивление в именованных единицах, Ом
  • xT% — относительное сопротивление, определяемое через uk% (в случае двухобмоточных эти числа равны), отн.ед.
  • Uб — базисное напряжение, относительно которого мы ведем наш расчет (более подробно будет рассмотрено в статье про расчет токов КЗ), кВ
  • Sном — номинальная мощность, МВА

В формуле выше важно следить за единицами измерения, не спутать вольты и киловольты, мегавольтамперы с киловольтамперами. Будьте начеку.

Формулы для расчета относительных сопротивлений обмоток (xT%)

В двухобмоточном трансформаторе все просто и uk=xt.
определение xt% двухобмоточного трансформатора

Трехобмоточный и автотрансформаторы

В данном случае схема эквивалентируется в три сопротивления (по секрету, одно из них частенько бывает равно нулю, что упрощает дальнейшее сворачивание).
определение xt% трехобмоточного и автотрансформатора

Трехфазный у которого НН расщепленная

Частенько в схемах ТЭЦ встречаются данные трансформаторы с двумя ногами.
определение xt% трехфазного Т с разветвленной низкой стороной

В данном случае всё зависит от исходных данных. Если Uk дано только для в-н, то считаем по верхней формуле, если для в-н и н1-н2, то нижней. Схема замещения представляет собой звезду.

Группа двухобмоточных однофазных трансформаторов с обмоткой низшего напряжения, разделенной на две или на три ветви
определение xt% однофазных Т с низкой стороной на 2 или 3 ветви

Хоть внешне и похоже на описанные выше, и схемы замещения подобны, однако, формулы будут немного разные.

Трансформаторы тока ТОЛ-10.

Опорные трансформаторы тока ТОЛ-10 ТУ16 – 2011 ОГГ.671 210.001 ТУ взамен ТУ16 – 2004 ОГГ.671 213.013 ТУ.

Трансформаторы тока ТОЛ-10 устанавливаются в комплектные распределительные устройства (КРУ).

Трансформаторы тока изготавливаются в климатическом исполнении “УХЛ” категории размещения 2.1 по ГОСТ 15150. Трансформаторы тока ТОЛ-10-М изготавливаются в в климатическом исполнении “УХЛ” категория размещения 2 по ГОСТ 15150. Трансформаторы предназначены для эксплуатации в следующих условиях:

  • высота установки над уровнем моря – не более 1000 м;
  • верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации минус 60 °С;
  • относительная влажность, давление воздуха согласно ГОСТ 15543.1;
  • окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию (атмосфера типа II по ГОСТ 15150);
  • рабочее положение трансформаторов в пространстве  – любое;
  • трансформаторы предназначены для эксплуатации в электроустановках, подвергающихся воздействию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты, и имеют нормальную изоляцию уровня “б” по ГОСТ 1516.3 класса нагревостойкости “В” по ГОСТ 8865 и класса воспламеняемости FH (ПГ) по ГОСТ 28779;
  • трансформаторы соответствуют группе условий эксплуатации М6 по ГОСТ 17516.1;
  • трансформаторы сейсмостойкости при воздействии землетрясений интенсивностью 8 баллов по MSK-64 при уровне установки над нулевой отметкой до 70 м;
  • трансформаторы, предназначенные для поставки на АС, соответствуют классу безопасности ЗН по НП-001-97 и II категории сейсмостойкости по НП-031-01;
  • трансформаторы соответствуют требованиями устойчивости к электромагнитным помехам при воздействии магнитного поля промышленной частоты по ГОСТ Р 50648, установленным для группы исполнения IV по ГОСТ Р 50746;
  • трансформаторы удовлетворяют нормам индустриальных радиопомех, установленным в ГОСТ Р 51318.11, класс А, группа 1.

Масса трансформаторов тока ТОЛ-10.

Тип трансформатора Масса, кг
ТОЛ-10 25
ТОЛ-10-М-2 28
ТОЛ-10-М-3 34
ТОЛ-10-М-4 43

Поверка трансформаторов тока ТОЛ-10.

Трансформаторы тока поверяются в соответствии с ГОСТ 8.217. Рекомендуемый межповерочный интервал – 8 лет.

Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10.

Трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10 обеспечивает передачу сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления, предназначен для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения до 10 кВ.

Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10 ТУ3414-073-00110473-2005.

Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении “У” и “Т” категории размещения 2 для эксплуатации в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха, а также в оболочке комплектного изделия категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69 и предназначен для работы в следующих условиях:

  • верхнее значение температуры окружающего воздуха для исполнения “У” плюс 50 ºС, для исполнения “Т” плюс 55 ºС;
  • нижнее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации минус 45 ºС, при транспортировании и хранении минус 50 ºС;
  • относительная влажность воздуха 100% при плюс 25 ºС для исполнения “У”, при плюс 35 ºС для исполнения “Т”;
  • высота установки над уровнем моря не более 1000 м;
  • окружающая среда – невзрывоопасная; не содержащая токопроводящей пыли, химически активных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы – атмосфера типа II по ГОСТ 15150-69;
  • положение трансформатора в пространстве – любое.

Технические характеристики трансформаторов тока ТОЛ-СЭЩ-10.

Трансформатор выполняется с двумя уровнями изоляции “а” или “б”  по ГОСТ 1516.3-96. При отсутствии специальных требований со стороны заказчика одноминутное испытательное напряжение изоляции первичной обмотки берется согласно ГОСТ 1516.3-96 для уровня изоляции “б”, т.е. 42 кВ. При этом все трансформаторы, независимо от уровня изоляции, проходят контроль уровня частичных разрядов, который не должен превышать 20 пКл при напряжении измерения 7,62 кВ.

Класс нагревостойкости трансформатора – “В” по ГОСТ 8865-93.

Наименование параметра Значение параметра
Номинальное напряжение, кВ 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12
Номинальный первичный ток, А 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2000
Номинальный вторичный ток, А 5
Номинальная частота, Гц 50
Число вторичных обмоток, не более 4
Номинальные вторичные нагрузки с коэффициентом мощности cos φ = 0,8 ВА
обмотки для измерения
обмотки для защиты
Номинальный класс точности
для измерений и учета 0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5
для защиты
Номинальная предельная кратность вторичной обмотки для защиты Кном
Номинальный коэффициент безопасности приборов вторичной обмотки для измерений КБном

– в зависимости от возможных комбинаций технических параметров, указанных в таблице трансформаторы изготавливаются в трех габаритных размерах.

Значения токов односекундной термической и электродинамической стойкости трансформаторов указаны в таблице:

Номинальный первичный ток: Исполнения трансформаторов
01, 02, 03, 11, 21, 31, 51, 61, 71, 81 04, 05, 06, 12, 22, 52, 62, 72, 82 07, 08, 09, 13, 24, 53, 63, 73, 83 14, 24 01, 02, 03, 11, 21, 31, 51, 61, 71, 81 04, 05, 06, 12, 22, 52, 62, 72, 82 07, 08, 09, 13, 24, 53, 63, 73, 83 14, 24
Односекундный ток термической стойкости, кА Ток электродинамической стойкости, кА
10 А 1 2 2,5 5
15 А 1,6 3 4 7,5
20 А 2 4 5 10
30 А 3 6 7,5 15
50 А 5 8 10 20 12,5 20 25 50
75 А 8 10 16 31,5 20 25 40 78,8
100 А 10 16 20 40 25 40 50 100
150 А 16 20 31,5 40 40 50 78,8 100
200 А 20 31,5 40 50 78,8 100
300 А 31,5 40 78,8 100
400-2000 А 40 100

Трансформатор выполнен в виде опорной конструкции. Корпус трансформатора выполнен из эпоксидного компаунда, который одновременно является главной изоляцией и обеспечивает защиты обмоток от механических и климатических воздействий.

Выводы первичной обмотки расположены на верхней поверхности трансформатора. Вторичные обмотки размещены каждая на своем магнитопроводе. Выводы вторичных обмоток имеют 3 вариант исполнения и расположены в нижней части трансформатора.

Трансформаторы исполнений – 11-14, 21-24, 31, 51-53, 61-63, 71-73, 81-83 не подлежат заземлению, т.к не имеют подлежащих заземлению металлических частей. Трансформаторы исполнений 01…09 имеют болт заземления, который расположен на основании, возможность заземления одного из выводов вторичных обмоток непосредственно на основание и прозрачную крышку с возможностью пломбирования для защиты вторичных выводов от несанкционированного доступа.

Трансформаторы с числом катушек более 3 поставляются с незаземленными вторичными обмотками. Иначе обязательно требование в заказе о заземлении одного из выводов вторичных обмоток.

Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ

Учет электроэнергии с потребляемым током более 100А выполняется счетчиками трансформаторного включения, которые подключаются к измеряемой нагрузке через измерительные трансформаторы. Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.

1 Номинальное напряжение трансформатора тока.

В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.

2 Класс точности.

Класс точности измерительных трансформаторов тока определяется назначением электросчетчика. Для коммерческого учета класс точности должен быть 0,5S, для технического учета допускается – 1,0.

3 Номинальный ток вторичной обмотки.

4 Номинальный ток первичной обмотки.

Вот этот параметр для проектировщиков наиболее важен. Сейчас рассмотрим требования по выбору номинального тока первичной обмотки измерительного трансформатора. Номинальный ток первичной обмотки определяет коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора – отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Коэффициент трансформации следует выбирать по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме. Согласно ПУЭ допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

В литературе можно встретить еще требования по выбору трансформаторов тока. Так завышенным по коэффициенту трансформации нужно считать тот трансформатор тока, у которого при 25%-ной расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке будет менее 10% номинального тока счетчика.

А сейчас вспомним математику и рассмотрим на примере данные требования.

Пусть электроустановка потребляет ток 140А (минимальная нагрузка 14А). Выберем измерительный трансформатор тока для счетчика.

Выполним проверку измерительного трансформатора Т-066 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Как видим 3,5А>2А – требование выполнено.

14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.

140*25/100 – 35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.

Вывод: измерительный трансформатор Т-066 200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.

По трансформаторам тока есть еще ГОСТ 7746—2001 (Трансформаторы тока. Общие технические условия), где можно найти классификацию, основные параметры и технические требования.

Выбор числа и мощности трансформаторов: принципы и правила

Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях определяется величиной и характером электрических нагрузок (требуемой надежностью электроснабжения и характером потребления электроэнергии), территориальным размещением нагрузок, их перспективным изменением и при необходимости обосновывается техникоэкономическими расчетами.

  1. Основные принципы выбора трансформатора
  2. Одно трансформаторные ТП
  3. Двух трансформаторные ТП
  4. Выбор мощности трансформатора
  5. Выбор мощности в сетях промышленных предприятий
  6. Выбор мощности в городских электрических сетях.
Читайте также:  Установка бани на участке по нормам на 2021 год - нужно ли оформлять разрешение?

Выбор трансформаторов собственных нужд

Для трансформаторных подстанций собственных нужд принимается равное 0.3-0.5% от полной мощности потребителей (если в здании не указана мощность собственных нужд).

Sсн=(0.003-0.003) Sп

Sтсн=50 кВА

По рассчитанной мощности на собственные нужды подстанции выбирается трансформатор собственных нужд из условия:

Sн.тр ? Sс.н. , кВА 2500 ? 63 кВА

U1н ? U1раб , кВ 35 ? 10 кВ

U2н ? U2раб , кВ 11 ? 0.4 кВ

Тип и параметры трансформатора собственных нужд.

Таблица №2

Тип Номинальная мощность Номинальное напряжение обмотки Потери Ток холостого хода Напряжение короткого замыкания Схема и группа соединения обмотки
Высшего напряжения Низшего напряжения Холостого хода Короткого замыкания
Sн ,

кВА

U1н ,кВ U2н ,кВ Рх.х.,

кВт

Рк.з.,

кВт

Iх.х.,% Uк.з.

%

ТМ-63/10 63 10 0,4 0.220 1.28 2.8 4.5 Y/ Y

Настройка автоматического выключателя для работы по номинальному току.

Наибольшее распространение в защитах бытовых электросетей и промышленных устройств получили автоматические выключатели, совмещающие в своей конструкции:

Работающие с выдержкой времени тепловые расцепители;

Отключающую очень быстро аварийный режим токовую отсечку.

Изготавливаются при этом автоматические выключатели на номинальный ток и напряжение, для работы в конкретных условиях определенной схемы по их величине выбираются защитные устройства.

Чтобы это выполнить определяются стандартами для разных конструкций автоматов 4 типа времятоковых характеристик. Обозначаются они латинскими буквами А, В, С, D и для гарантированного отключения аварий созданы с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.

По времятоковой характеристике автоматический выключатель подбирается под определенный тип нагрузки, с учетом температуры окружающей его среды, например:

Системы освещения;

Полупроводниковые приборы;

Цепи, имеющие большую перегрузочную способность;

Схемы с умеренными пусковыми токами и смешанными нагрузками.

Из трех зон может состоять время токовая характеристика, показывается на рисунке, или же из двух зон (без средней).

На корпусе автомата можно увидеть обозначение номинального тока
. На рисунке показывается выключатель, обозначена на котором величина 100 ампер . Означает это, что произойдет его срабатывание (отключение) не от номинального тока (100 А), а от его превышения.

Если предположить, что отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то номинальный ток величиной 100х3,5=350 ампер и больше будет без выдержки времени ею остановлен.

Когда же на кратность 1,25 настроен тепловой расцепитель, то отключение произойдет через какое-то время (например, один час) при достижении значения 100х1,25=125 ампер, а схема будет этот период работать с перегрузом.

Необходимо учитывать, что другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты, также влияют на время отключения автомата (условия окружающей среды; от посторонних источников возможности нагрева или охлаждения; степень заполнения аппаратурой распределительного щитка).

Основным назначением автоматических выключателей, применяемых в бытовых электрических сетях, является своевременное отключение потребителей в случае возникновения короткого замыкания или превышения номинального значения тока в результате перегрузки.

Для того чтобы иметь возможность выполнять обе эти функции, любой должен быть оснащен двумя видами расцепителей, один из которых (электромагнитный) реагирует на резкое увеличение тока, а другой (тепловой) размыкает цепь в случае недопустимого возрастания температуры проводников.

Невыполнение защитой своих функций может привести к чрезмерному нагреву элементов сети, их разрушению или возникновению пожара

Поэтому при монтаже или ремонте крайне важно правильно выбрать и установить устройства ее защиты

Вполне естественно, что значения номинального тока и напряжения, а также времени отключения у различных автоматических выключателей разное.

Для того чтобы разобраться в критериях и правилах, которыми принято руководствоваться при установке этих устройств, следует внимательнее присмотреться к их техническим характеристикам.

Большинство их этих характеристик можно определить, просто глядя на соответствующие маркировки, нанесенные на корпус автоматического выключателя.

Перегрузки силовых трансформаторов

Перегрузки определяются преобразованием заданного графика нагрузки в эквивалентный в тепловом отношении (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимума нагрузки и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения нагрузки:

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются из графиков нагрузочной способности трансформаторов, задаваемых таблично или графически. Коэффициент перегрузки передается в зависимости от среднегодовой температуры воздуха /сп вида охлаждения и мощности трансформаторов, коэффициента начальной нагрузки кн н и продолжительности двухчасового эквивалентного максимума нагрузки tmах.

Для других значений tmax допустимый можно определить по кривым нагрузочной способности трансформатора.

Если максимум графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимнее время допускается длительная 1%я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Суммарная систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150 %. При отсутствии систематических перегрузок допускается длительная нагрузка трансформаторов током на 5 % выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не будет превышать номинальное.

На трансформаторах допускается повышение напряжения сверх номинального: длительно — на 5 % при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 0,25 номинальной; кратковременно (до 6 ч в сутки) — на 10 % при нагрузке не выше номинальной.

Дополнительные перегрузки одной ветви за счет длительной недогрузки другой допускаются в соответствии с указаниями заводом — изготовителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 М ВА допускают следующие относительные нагрузки: при нагрузке одной ветви обмотки 1,2; 1,07; 1,05 и 1,03 нагрузки другой ветви должны составлять соответственно 0; 0,7; 0,8 и 0,9.

Как подключить электросчетчик через трансформаторы тока?

Схем такого подключения существует несколько. Разберем все эти схемы применительно к трехфазному варианту включения. Для чего нужны электросчетчики? Вообще счетчики нужны для того, чтобы учитывать электрическую энергию, потребленную в трех- и четырехпроводных сетях с частотой тока, равной 50 герц.Счетчики трехфазного типа бывают следующих видов:

  • 3*57.7/100 В;
  • 3*230/400 В.

К источнику электроэнергии такие счетчики необходимо подключать с использованием измерительных трансформаторов тока, рассчитанных на вторичный ток 5 А и трансформаторов напряжения со вторичным напряжением 100 В.

Первое, что необходимо помнить, выполняя подключение, это то, что при подключении необходимо соблюдение полярности подключения обмоток (Л1, Л2 – первичная; И1, И2 – вторичная) у трансформаторов тока. Полярность обмоток трансформаторов напряжения, так же, подлежит обязательной перепроверке. Сами трансформаторы, тоже нужно выбирать правильно.

О принципах подключения с использованием трансформаторов тока

Начнем рассматривать схемы подключения со счетчиков, имеющих полукосвенное включение. Таких схем существует несколько.

Десятипроводная

В этой схеме разделены цепи питания по току и напряжению, что придает немалый плюс из соображения электрической безопасности.

Отрицательная сторона этой схемы – проводов для подключения надо много.

Теперь разберем назначение имеющихся зажимов:

  1. Зажим входного провода для фазы А;
  2. Зажим входного провода измерительной обмотки фазы А;
  3. Зажим выходного провода для фазы А;
  4. Зажим входного провода фазы В;
  5. Зажим входного провода измерительной обмотки фазы В;
  6. Зажим выходного провода для фазы В;
  7. Зажим входного провода для фазы С;
  8. Зажим входного провода измерительной обмотки фазы С;
  9. Зажим выходного провода для фазы С;
  10. Зажим входного нулевого провода;
  11. Зажим нулевого провода.

Контакты трансформаторов тока:

  • Л1 – контакт входа фазной (силовой) линии;
  • Л2 – контакт выхода фазной линии (нагрузки);
  • И1 – контакт входа обмотки измерения;
  • И2 – контакт выхода обмотки измерения.

Вот описание схемы такого подключения.

Токовые трансформаторы подключать нужно в разрыв фазных проводов клеммами Л1 и Л2.

Фаза А подключается к клемме Л1 трансформатора тока ТТ1, туда же подключается клемма 2 счетчика. Клемма 1 подключается к контакту И1 ТТ1.

Контакты И2 трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2 нужно соединить вместе, в эту же точку подключают контакты 6 и 10 счетчика, после чего все это требуется соединить с нейтралью.

Контакты Л2 всех ТТ подключаются к нагрузке. Теперь рассмотрим подключение остальных контактов:

  • Контакт 3 счетчика подключаем на И2 ТТ1;
  • Контакт 4 счетчика – И1 ТТ2;
  • Контакт 5 счетчика – вход фазы В и клемма Л1 ТТ2;
  • Контакт 7 счетчика – клемма И1 ТТ3;
  • Контакт 8 счетчика – вход фазы С и клемма Л1 ТТ3;
  • Контакт 9 счетчика – клемма И2 ТТ3.

Подключение токовых трансформаторов по схеме «звезда»

В такой схеме нужно меньшее число проводов, чтобы выполнить подключение. В этой схеме клеммы И2 всех токовых трансформаторов, соединяясь вместе, подключаются к клемме 11 счетчика. Контакты 3, 6, 9 и 10, соединившись вместе, подключаем на нулевой провод. Остальные клеммы подключаем так же, как и в предыдущем варианте.

Схема подключения с применением испытательной клеммной коробки

Существует специальное требование для выполнения подключения электросчетчиков через трансформаторы (ПУЭ, гл1.5, п1.5.23), говорящее о том, что это подключение необходимо выполнять с применением испытательного блока (коробки).

Присутствие такой коробки (блока) дает возможность производить замыкание вторичных обмоток токовых трансформаторов, подключить эталонный (образцовый) счетчик без отключения нагрузки и выполнять смену счетчиков, производя отключение всех цепей в испытательной коробке.

Без внимания оставим только одну схему – семипроводную (иначе называемую схемой, имеющей совмещенные цепи напряжения и тока). Не рассматриваем ее по той причине, что такая схема устарела.

Существенным ее минусом считается то, что у нее имеется связь гальванического типа между входными и выходными цепями, а это является источником немалой опасности для тех, кто будет обслуживать электросчетчики.

Вот мы и рассмотрели все существующие схемы подключения электросчетчиков с применением трансформаторов тока. Какой из них использовать, индивидуальное дело каждого. Единственное, что необходимо учитывать при этом, так это индивидуальные особенности места необходимой установки прибора и не забывать про требования специальных правил ПУЭ.

Как правильно выбрать трансформатор тока

Выбор трансформаторов тока производится, руководствуясь определенными значениями, это: напряжение сети, значения номинального первичного тока, мощность зависящая от нагрузочных показателей потребителя, коэффициент трансформации.

Выбор трансформаторов тока по напряжению
Номинальное значение напряжения (Uном ) ТТ выбирается большим или равным значению максимального рабочего напряжения Uуст.

Выбор трансформатора по первичному току

Значение( I1ном) номинального тока первичной обмотки должно быть выше или быть равным по значению(Iрабmax) рабочему расчетному установочному току высоковольтной линии отходящего от распредустройства. Расчет выбора трансформатора тока также зависит от Iкз, величины термического импульса Iкз в течении 1 сек, и термического импульса тока КЗ в течении 0,525 сек, по результатам срабатывания защит.

При выборе номинального тока трансформатора руководствуются необходимостью обеспечения требований по термической и динамической стойкости к Iкз

Выбор трансформатора тока по нагрузке

При малых номинальных токах и высоких номинальных кратковременных токах термической стойкости, трансформатор ограничен по мощности из-за своих размеров и максимальной магнитодвижущей силы. При увеличении силы намагничивания вдвое, мощность увеличивается в четыре раза. Мощность ограничена зависимостью МДС от тока динамической стойкости. Причина кроется в силовом воздействии электрического поля, которое в случае КЗ будет симметрировать витки первичной обмотки друг против друга. Мощность ограничена малыми габаритными размерами ТТ.

Расчет выбора трансформатора тока по мощности производится в зависимости сечения токопроводящего проводника и расчетной мощности.

Формула расчета в зависимости от сечения проводника

Rпр.=(Lпр.∙ρ)/Sпр.выбр

Где Sпр.выбр — выбранное сечение проводника, (мм2)

Расчет нагрузочной мощности определяется по формуле

Sрас.=I²ном∙(Rпр.+Rcч.+Rк )

Согласно ГОСТУ параметры ТТ по нагрузке, определяются для трансформаторов тока номинальной мощностью равной 5ВА и 10 ВА с нижним пределом устанавливаемым 3,75 ВА.

Таблица выбора трансформаторов тока

Таблица выбора трансформаторов тока

Выбор трансформатора тока по коэффициенту трансформации

Не допускается установка трансформатора тока, имеющего завышенный коэффициент трансформации.

В случае повышенного коэффициента разрешается ставить счетчики на приемном вводе потребителя. На силовых трансформаторах счетчики могут монтироваться со стороны низшего напряжения.

Наибольшим спросом пользуются трансформаторы, имеющие один коэффициент трансформации, он не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации.

Подбор токового трансформатора для организации релейной защиты

Релейный токовый трансформатор отличается классом точности 10Р и 5Р. В ПУЭ установлено, что его погрешность не должна быть более 10 % по току и 7 градусов по углу. При превышении погрешности устанавливается дополнительное оборудование.

В нормальных условиях трансформаторное реле определяет тип поломки (низкое напряжение, повышенный/пониженный ток или частота). После измерения параметров и обнаружения отклонений активируется защита – сеть обесточивается.

Как выбрать силовой трансформатор по мощности

Сбор и анализ мощностей потребителей, запитанных от одного трансформатора, не всегда оказывается достаточным. 

Для производственных объектов руководствуются порядком ввода оборудования в работу. При этом учитывают, что все потребители не могут быть включены одновременно. Однако также принимают во внимание возможное увеличение производственной мощности.

Поэтому при расчете и выборе мощности силового трансформатора руководствуются графиком среднесуточной и полной активной нагрузки подстанции, а также длительностью максимальной нагрузки. Если рассчитывается трансформатор, который будет участвовать в электроснабжении объектов жилой инфраструктуры, то учитывают и время года. В зимнее время нагрузка увеличивается за счет включения электрического обогрева, летом – кондиционеров.

Таблица №1 – Выбор силового трансформатора по мощности и допустимым аварийным нагрузкам

 Вид нагрузки   Интервалы нагрузки (кВ-А) для трансформаторов мощностью (кВ-А)
25 40 63 100 160 250 400 630
 Производственные потребители, хоздворы,
мастерские по обслуживанию сельскохозяйственной
техники, стройцеха, овощехранилища и
насосные станции водоснабжения, котельные
до 42 43-68 69-107 108-169 170-270 271-422 423-676 677-1064
 Комунально-бытовые потребители – общественные
и административные предприятия (школы,
клубы, столовые, бани, магазины)
в сочетании с жилыми домами
до 44 45-70 71-110 111-176 177-278 279-435 436-696 697-1096
 Сельские жилые дома, группы
сельских жилых домов (как правило, одноэтажной застройки)
до 45 46-72 73-113 114-179 180-286 287-447 448-716 717-1127
 Комунально-бытовые потребители поселков
городского типа и городов районного подчинения
до 43 44-68 69-108 109-172 173-270 271-422 423-676 677-1064
 Жилые дома, поселки городского
типа и города районного подчинения
до 42 43-68 69-107 108-170 171-273 274-427 428-684 685-1077
 Смешанная нагрузка с преобладанием (более 60%)
производственных потребителей
до 42 43-67 68-106 107-161 162-257 258-402 403-644 645-1014
 Со смешанной нагрузкой с преобладанием (более 40%)
комунально-бытовых потребителей
до 42 43-68 69-107 108-164 165-262 263-410 411-656 657-1033

При отсутствии точных сведений активная нагрузка определяется по формуле:

Sном ≥ ∑ Pmax ≥ Pp;

Где ∑ Pmax – максимальная активная мощность;

Pp– проектная мощность подстанции. 

Если график работы подстанции характеризуется кратковременным пиковым режимом мощности – 30 мин или не более 1 часа, то тр-ор будет работать в недогруженном режиме. Поэтому выгоднее подбирать трансформатор с мощностью, приближенной к продолжительной максимальной нагрузке и полностью использовать перегрузочные возможности трансформатора с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

В реальных условиях значение допустимой перегрузки определяется коэффициентом начальной загрузки. На выбор величины нагрузки влияет температура окружающего воздуха, в котором находится работающий трансформатор. 

Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. 

Kн = Pc/Pmax = Ic/Imax ; где Pc, Pmax и Ic, Imax – среднесуточные и максимальные мощности и тока.

Таблица №2 – Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП. Коэффициент ограничивает перегрузку трансформатора оставляя по мощности некоторый запас.

 Коэффициент загрузки трансформатора  Вид ТП и характер нагрузки

0,65…0,7

Двухтрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой I категории

0,7…0,8

Однотрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении

0,9…0,95

ТП с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования складского резерва трансформаторов

Таблица №3 – длительности и величины перегрузки при аварийных режимах с принудительным охлаждением масла устанавливается по заводским параметрам.  

Нагрузки в долях номинальной по току 

Допустимая длительность, мин

Маслонаполненные трансформаторы Сухие трансформаторы
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,75
2,00

120
90
70
45
20
10
60
45
32
18
5

Характер суточной нагрузки эквивалентен температуре окружающей среды, постоянной времени трансформатора, типу охлаждения, допускаются периодические перегрузки.

суточный график нагрузки

Рисунок 1 – Расчетный график нагрузки. 1 – суточный по факту; 2 – двухступенчатый эквивалентный фактическому

Согласно графику, начальный период нагрузки характеризуется работой трансформатора с номинальной нагрузкой за 20 часов и коэффициентом начальной нагрузки – 0,705. 

Второй период – коэффициент перегруза kпер.= 1,27 и временем – 4 часа. Значит, перегрузки определяются графиком нагрузки преобразованном в эквивалентный график с учетом тепла. Допустимая нагрузка тр-ра зависит от номинальной нагрузки, ее длительности и максимального пика, определяется по коэффициенту превышения нагрузки:

kпер = Iэ max / Iном

коэффициент начальной нагрузки 

kн.н. = Iэ.н./ Iном 

Iэ max – эквивалентный максимум нагрузки;

Iэ.н  – эквивалентная начальная нагрузка.

Перегрузки трансформаторов допустимы, но их возможности: время и величина ограничены нормативами, установленными заводом изготовителем. Правила ПТЭЭП, глава 2. 1. 20 и гл. 2. 1. 21. ограничивают перегрузку трансформатора до 5%. 

Таблица №4 – Перегрузка по времени для масляных трансформаторов

Величина перегрузки, %

30

45

60

75

100

Продолжительность, мин.

120

80

45

20

10

Таблица №5 – Перегрузка по времени для сухого трансформатора

Величина перегрузки, %

20

30

40

50

60

Продолжительность, мин.

60

45

32

18

5

Вентиляция помещения электроустановки должна обеспечить отвод тепла, чтобы при перегрузке и максимальной температуре воздуха нагрев трансформатора не превышал допустимое значение. Часто в условиях жары на отдаленных от населенных пунктов месторождений прибегают к естественной вентиляции, открывая двери трансформаторного отсека.

Правила ПУЭ разрешают максимальный послеаварийный перегруз трансформатора до 40% на время не более 6 часов в течение 5 суток.

Нюансы выбора устройств для цепи учета

К цепи учета для корректности замеров можно подключать приборы с классом точности не более 0,5(S). При наличии колебаний и аварий графики протекания тока и напряжения бывают некорректными. Несоблюдение класса точности может привести к завышению показателей счетчика.

В п. 1.5.17 ПУЭ установлено, что при завышенном коэффициенте трансформатор для цепи учета должен иметь вторичный ток:

  • при максимальной нагрузке – не более 40 %;
  • при минимальной нагрузке – не более 5 %;
  • класс точности – от 25 до 100 % от номинала.

Коэффициент ТТ по мощности бывает от 1 до 5 % первички.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Табличный подбор оборудования целесообразно производить после уточнения технических параметров аппарата. Если они известны, стоит выбрать ТТ по таблице, где указана мощность, нагрузка и трансформационный коэффициент.

Максимальная мощность при расчете, кВА Сеть 380 В
Нагрузка, А Коэффициент трансформации, А
10 16 20/5
15 23 30/5
20 30 30/5
25 38 40/5
35 53 50/5 или 75/5
40 61 75/5
50 77 75/5 или 100/5

Для сети с напряжением 1,5 кВ применяется аналогичная таблица.

Максимальная мощность при расчете, кВА Сеть 1,5 кВ
Нагрузка, А Коэффициент трансформации, А
100 6 10/5
160 9 10/5
180 10 10/5 или 15/5
240 13 15/5

При табличном способе нужно учитывать, что вторичный ток прибора не должен быть больше 110 % от номинала.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Табличный подбор оборудования целесообразно производить после уточнения технических параметров аппарата. Если они известны, стоит выбрать ТТ по таблице, где указана мощность, нагрузка и трансформационный коэффициент.

Максимальная мощность при расчете, кВА Сеть 380 В
Нагрузка, А Коэффициент трансформации, А
10 16 20/5
15 23 30/5
20 30 30/5
25 38 40/5
35 53 50/5 или 75/5
40 61 75/5
50 77 75/5 или 100/5

Для сети с напряжением 1,5 кВ применяется аналогичная таблица.

Максимальная мощность при расчете, кВА Сеть 1,5 кВ
Нагрузка, А Коэффициент трансформации, А
100 6 10/5
160 9 10/5
180 10 10/5 или 15/5
240 13 15/5

При табличном способе нужно учитывать, что вторичный ток прибора не должен быть больше 110 % от номинала.

Пример выбора трансформатора тока для установки расчетных счетчиков

Нужно выбрать трансформаторы тока для отходящей линии, питающей трансформатор ТМ-2500/6. Расчетный ток в нормальном режиме составляет – 240,8А, в аварийном режиме, когда трансформатор будет перегружен на 1,2, ток составит – 289А.

Выбираем ТТ с коэффициентом трансформации 300/5.

1. Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке:
Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке

2. Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке:
Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке

Как видим, трансформаторы тока выбраны правильно, так как выполняется условие:

I2 > 10%*Iн.счетчика, т. е. 1 > 0,5.

Рекомендую при выборе трансформаторов тока к расчетным счетчикам использовать таблицы II.4 – II.5.

Таблица II.5 Технические данные трансформаторов тока
Технические данные трансформаторов тока

Таблица II.4 Выбор трансформаторов тока

Максимальная расчетная мощность, кВАНапряжение380 В10,5 кВНагрузка, АКоэффициент трансформации, АНагрузка, АКоэффициент трансформации, А
10 16 20/5
15 23 30/5
20 30 30/5
25 38 40/5
30 46 50/5
35 53 50/5 (75/5)
40 61 75/5
50 77 75/5 (100/5)
60 91 100/5
70 106 100/5 (150/5)
80 122 150/5
90 137 150/5
100 152 150/5 6 10/5
125 190 200/5
150 228 300/5
160 242 300/5 9 10/5
180 10 10/5 (15/5)
200 304 300/5
240 365 400/5 13 15/5
250 14 15/5
300 456 600/5
320 487 600/5 19 20/5
400 609 600/5 23 30/5
560 853 1000/5 32 40/5
630 960 1000/5 36 40/5
750 1140 1500/5 43 50/5
1000 1520 1500/5 58 75/5

Учитывая необходимость подключения трансформаторов тока для питания измерительных приборов и реле, для которых нужны различные классы точности, высоковольтные трансформаторы тока выполняются с двумя вторичными обмотками.

Преимущества и недостатки

Конструкция ТТ обеспечивает возможность безопасного подключения электросчетчика, который в нормальных условиях функционирует на рабочей сетевой частоте 50 Гц и номинальном токе во вторичной обмотке, равном 5-ти Амперам. Выбор значения Ктр = 100/5, например, позволяет рассчитать кратность передачи, обеспечивающей получение в нагрузочной цепи тока в 100 Ампер. В данном случае она соответствует 20-ти.

За счёт использования трансформаторных изделий этого класса удалось отказаться от неудобных в изготовлении и громоздких электрических приборов. Помимо этого, возможность подключения счетчика через трансформаторы тока гарантирует их надежную защищённость от КЗ и перегрузок.

Действительно, в аварийных ситуациях чаще всего из строя будет выходить сравнительно дешёвый ТТ, а не подключённый к нему прибор учёта электроэнергии.

К числу недостатков, которые имеют фазные счетчики, следует отнести:

  1. Во-первых, при малом потреблении в линейных цепях измерительный ток во вторичной обмотке иногда не достигает порога срабатывания механизма счетчика, вследствие чего последний не способен функционировать в нормальном режиме;
  2. Во-вторых, при его подключении необходимо обращать внимание на полярность включения трансформаторов тока, что не всегда удобно;
  3. И, наконец, при использовании ТТ потребуется дополнительное место для его установки, а сам прибор нуждается в периодической поверке (совместно с подключённым электросчётчиком).
Источники

  • https://oooevna.ru/cto-takoe-nominalnyj-tok-v-elektrotehnike/
  • https://www.chto-kak-skolko.ru/index.php/nauki/elektrotekhnika-i-elektronika/nominalnyj-tok-transformatora
  • https://lampa-ekb.ru/osveshchenie/vybor-tt.html
  • https://dzgo.ru/osveshchenie/podbor-transformatorov-toka-po-moshchnosti.html
  • https://elektroshkola.ru/transformatory/transformatory-naznachenie-vidy-i-xarakteristiki/
  • https://cb2000.ru/vybrat-transformator-toka-po-moshchnosti-tablitsa/
  • https://math-nttt.ru/novosti/vybor-transformatorov-napryazheniya.html
  • https://pomegerim.ru/electricheskie-apparaty/kak-vybrat-transformator-toka.php
  • https://chistayrabota.ru/kak-poschitat-nominalnyj-tok-transformatora/
  • https://EtkOnline.ru/azy-elektriki/vybor-transformatorov-napryazheniya-2.html
  • https://vdn-plus.ru/kak-vybrat-transformatory-dlya-toka-po-moshchnosti/
  • https://EtkOnline.ru/azy-elektriki/raschet-tt-po-moshchnosti.html
  • https://strop-snab.ru/novosti/usloviya-vybora-transformatora-toka.html
  • https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/raschet-transformatora-toka/
  • https://rentps3.ru/osveshchenie/vybor-transformatorov-toka.html
  • https://oxotnadzor.ru/tablitsa-dlya-vybora-transformatora-toka/
  • https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/vybor-transformatorov-toka/
  • https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/parametry-transformatora/
  • https://int43.ru/novosti/nominalnaya-nagruzka-transformatora.html
  • https://encom74.ru/o-rascete-transformatorov-tolsina-obmotki-i-secenia-serdecnika-soprotivlenie/
  • https://220v.guru/elementy-elektriki/transformatory/vybor-transformatora-po-moschnosti.html
  • https://ElectrikBlog.ru/raschet-transformatora-onlajn-kalkulyator/
  • https://vdn-plus.ru/kak-rasschitat-transformator-toka-po-serdechniku/
  • https://oxotnadzor.ru/vybrat-transformator-toka-po-moshchnosti-tablitsa/
  • https://vdn-plus.ru/raschet-transformatorov-toka-po-vysokoy-storone/
  • https://etk-oniks.ru/articles/transformatory/transformatory-toka/klass-napryazheniya-tt-2-10kv/transformatory-toka-tol-10-tol-seshch-10/
  • https://svet-komfort.ru/shkola-elektrika/vybor-moshchnosti-transformatorov-podstancii.html
  • https://usbravo.ru/raschet-moshchnosti-vybora-silovykh-transformatorov/
  • https://odstroy.ru/rascet-transformatora-toka-puskovoj-i-nominalnyj-tok-primer-na-10-kv/
  • http://enargys.ru/vyibor-transformatorov-toka/
  • https://www.kesch.ru/info/articles/vybor-moshchnosti-silovogo-transformatora/
  • https://usbravo.ru/kak-rasschitat-transformatory-toka-pod-moshchnost/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector