Трансформаторы тока
Чтобы облегчить конструкцию измерительных приборов для измерения больших токов, вместо непосредственного их включения в токовые цепи, применяют включение через трансформаторы тока.
Трансформатор тока представляет собой аппарат, состоящий из сердечника, собранного из листов трансформаторной стали, с двумя или тремя обмотками.
Первичная обмотка обтекается полным током нагрузки, а вторичная выполняется из более тонкого провода и рассчитывается таким образом, чтобы в ней при полной номинальной нагрузке первичной обмотки протекал ток величиной 1 или 5 А.
Отношение величины первичного тока ко вторичному равно отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки и называется коэффициентом трансформации.
Для токов 600 ампер и выше первичная обмотка состоит из одного витка. В некоторых типах трансформаторов тока, называемых шинными, первичной обмоткой является шина электроустановки, на которую надевается сердечник трансформатора.
При применении трансформаторов тока токовые обмотки прибора выполняются на 1 или 5 А, а показание прибора умножается на коэффициент трансформации. Выпускаются амперметры и ваттметры на 5 А, специально предназначенные для подключения к трансформаторам тока. Шкалы таких приборов отградуированы на первичный ток, то есть прибор сразу показывает действительное значение измеряемого тока или мощности. На шкале этих приборов указывается величина коэффициента трансформации измерительных трансформаторов, на который они отградуированы.
Применение трансформаторов тока позволяет также измерять ток в сети напряжением выше 1000 В.
В высоковольтных трансформаторах тока первичная обмотка надежно изолируется от корпуса и от вторичной обмотки. Вторичная обмотка при этом уже не находится под высоким напряжением. Поэтому соединенный с нею измерительный прибор также не требует усиленной изоляции обмоток, безопасен для обслуживающего персонала и может устанавливаться непосредственно на щитах.
Корпус и один конец вторичной обмотки трансформаторов тока в сети выше 1000 В заземляются. Выводы первичной обмотки обозначаются буквами Л1 и Л2. Выводы вторичной обмотки обозначаются буквами И1 и И2. Если имеется несколько вторичных обмоток, перед буквой И ставится номер обмотки. Например, 2И1 и 2И2. В сетях с напряжением до 1000 В вторичная обмотка трансформаторов тока может не заземляться.
Класс точности
Трансформаторы тока для технических целен выпускаются классов точности 0,5; 1 и 3, то есть имеют максимальную погрешность соответственно 0,5; 1 и 3%.
Трансформаторы тока для установок напряжением до 660 В имеют одну вторичную обмотку класса точности 0,5 или 1.
Трансформаторы тока для установок 6—10 кВ выпускаются или с одной вторичной обмоткой класса 0,5 или 1, или с двумя вторичными обмотками: одной — класса 0,5 — для питания счетчиков и измерительных приборов, и второй — класса Р — для питания токовых цепей релейной защиты. (Выпускаются также трансформаторы тока с другими комбинациями обмоток по классу точности.)
Трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания, то есть их вторичная обмотка должна быть замкнута на небольшое сопротивление — амперметр, токовую катушку счетчика или ваттметра. При наличии нескольких приборов, включенных на один трансформатор тока, их токовые обмотки соединяются последовательно. Чтобы трансформатор тока обеспечивал погрешность соответственно своему классу точности, суммарная мощность вторичной нагрузки с учетом сопротивления подводящих проводов не должна превышать величины, указанной па, паспорте (заводской табличке) трансформатора тока. Шкала токов и типы трансформаторов тока приведены в табл. 2.8 и 2.9.
Таблица 2.8. Шкала номинальных первичных токов трансформаторов тока, А (по ГОСТ 7746—78)
Таблица 2.9. Типы и технические данные трансформаторов тока
Трансформаторы напряжения
Для стандартизации обмоток напряжения электроизмерительных приборов — вольтметров, ваттметров, счетчиков, фазометров, частотомеров и т. д. и возможности применения их в установках напряжением выше 1000 В применяются измерительные трансформаторы напряжения. Первичная обмотка этих трансформаторов имеет большое число витков тонкой проволоки и присоединяется к источнику напряжения. Изоляция этой обмотки от корпуса, вторичной обмотки и других фаз рассчитывается на рабочее напряжение сети. Вторичная обмотка и присоединенные к ней приборы изолированы от первичной цепи и безопасны для обслуживания. Один конец ее должен быть заземлен. Вторичная обмотка выполняется так, что напряжение на ее зажимах равно 100 В при номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
Коэффициент трансформации трансформатора напряжения показывает отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной обмотки и равен отношению чисел витков этих обмоток:
При включении приборов через трансформаторы напряжения необходимо показания приборов умножать на коэффициент трансформации. Ряд приборов — вольтметры, счетчики, ваттметры — выпускаются с катушками напряжения на 100 В и специально предназначены для подключения через трансформаторы напряжения. Шкала или счетный механизм таких приборов градуируется' с учетом коэффициента трансформации и показывает истинное значение напряжения и мощности в измеряемой цепи.
Трансформаторы- напряжения бывают однофазными и трехфазными.
Для контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью они выполняются с пятистержневой магнитной системой.
Трансформаторы с номинальным напряжением до 1 кВ включительно выполняются сухими, а для более высокого напряжения имеют обмотки, заключенные в кожух с трансформаторным маслом, или залитые специальной смолой.
Класс точности
Трансформаторы напряжения выпускаются классов точности 0,5 и 1. Для того, чтобы трансформатор обеспечивал паспортный класс точности, нагрузка от включенных приборов не должна превышать номинальной величины (табл. 2.10).
Все катушки напряжения соответствующих фаз измерительных приборов соединяются параллельно и подключаются к вторичной обмотке трансформатора напряжения. Если Мощность присоединенных приборов превышает допустимую для данного класса точности, погрешность трансформатора напряжения увеличивается, и он начинает соответствовать более низкому классу точности.
В табл. 2.10 приведены параметры и допустимые нагрузки для трансформаторов напряжения в установках до 10 кВ включительно.
Таблица 2.10. Технические данные трансформаторов напряжения
Окончание табл. 2.10
Эксплуатация измерительных трансформаторов
Измерительные трансформаторы должны проходить государственную поверку и клеймение при выпуске с завода и после капитального ремонта.
Для присоединения измерительных приборов классов 1 и 1,5 применяются измерительные трансформаторы класса 0,5. Для приборов класса 2,5 могут применяться измерительные трансформаторы класса 1. Измерительные трансформаторы, находящиеся в эксплуатации и вышедшие из ремонта, испытывают в объеме, указанном в табл. 2.11.
Таблица 2.11. Объем и нормы испытания измерительных трансформаторов
Наименование | При приемке в эксплуатацию | При текущих и капитальных ремонтах |
Трансформаторы тока и напряжения в цепях до 1 кВ | 1. Измерение сопротивления изоляции первичных обмоток мегомметром на 2500 В. Сопротивление изоляции не нормируется | То же |
2. Измерение сопротивления изоляции вторичных обмоток мегомметром на 500 или 1000 В. | То же |
Примечание. Сроки испытания устанавливаются местными инструкциями, но не реже 1 раза в 3 года.
Трансформаторы напряжения должны иметь защиту плавкими предохранителями со стороны первичного и вторичного напряжения. Магистраль для питания цепей напряжения счетчиков подключается к вторичной обмотке трансформатора напряжения напрямую (до предохранителей).
При работе во вторичных цепях трансформаторов тока и в токовых обмотках измерительных приборов, включенных через трансформаторы тока, запрещается разрывать цепь тока, так как при этом на вторичной обмотке возникает высокое напряжение (сотни, а в некоторых случаях и тысячи вольт), которое может вызвать несчастный случай с работающими.
Прежде чем приступить к работе в токовых цепях измерительных приборов, необходимо замкнуть накоротко вторичную обмотку трансформатора тока на специальных зажимах, предназначенных для этой цели. Все неиспользуемые вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть замкнуты накоротко непосредственно на выводах перемычкой сечением не менее 2,5 мм .
