Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для контроля и измерения токов в электрических цепях . Первичная обмотка ТТ включается последовательно в контролируемую цепь; вторичная обмотка вырабатывает ток, пропорциональный первичному, в соответствии с требуемым коэффициентом трансформации. Цепь вторичной обмотки замыкается либо на измерительные приборы, либо на устройства контроля и защиты электрических цепей.
В ТТ, предназначенных для установки в цепях высокого напряжения, первичная обмотка изолирована от вторичной на полное рабочее напряжение. Вторичная обмотка ТТ обычно заземляется и имеет нулевой потенциал. Это позволяет контролировать параметры сети приборами низкого напряжения, доступными для непосредственного наблюдения обслуживающим персоналом.
Встроенные ТТ используются в качестве элементов других устройств, в частности трансформаторов. Встроенные ТТ трансформаторов устанавливаются на вводах ВН или СН. Встроенные ТТ трансформаторов имеют только вторичную обмотку — функции первичной обмотки здесь выполняет токоведущий элемент линейного ввода (отвода), который охватывается встроенным трансформатором тока.
Конструктивно ТТ состоит из обмотки, намотанной на кольцевой магнитопровода, и имеющей отпайки, соответствующие различным коэффициентам трансформации.
Размещаются ТТ в адаптерах вводов (рис. 3). Каждый ввод укомплектовывается двумя трансформаторами тока: один ТТ служит для подключения измерительных приборов контроля линейного тока во вводе, второй — для подключения цепей защиты. Подключение измерительных приборов и цепей защиты допускается только к отдельным секциям ТТ. Хранение ТТ до монтажа осуществляется в отдельных адаптерах, заполненных маслом.
Рис. 3. Установка трансформаторов тока в адаптерах: 1 — корпус адаптера; 2 — трансформатор тока; 3 — распорные клинья; 4 — крышка адаптера; 5 — ввод; 6— фланец адаптера для установки ввода; 7— болты крепления ввода; 8 — фланец адаптера крепления к крышке бака; 9 — коробка зажимов обмотки ТТ; 10 — перегородка; 11 — отводы; 12 — лючок; 13 — сальник; 14— крышка бака трансформатора; 15 — фланец; 16 — люк адаптера к клеммнику.
Встраиваемые в силовые трансформаторы ТТ предназначены для номинальных напряжений 35; 110; 220; 330; 500; 750; 1150 кВ. При этом вторичный ток является заданной величиной. Наиболее употребительным является вторичный ток 5А; другими употребляемыми вторичными токами являются 2,5 А, 10 А, 1 А. В основном, применяются ТТ на следующие номинальные первичные токи при следующих коэффициентах трансформации (табл. 1).
Для обеспечения необходимой точности измерений и надежной работы максимальных и дифференциальных защит, применяемых в 3-фазных сетях, требуется определенная идентичность параметров трансформаторов тока и нормирование их токовых и угловых погрешностей. Согласно ГОСТ 7746—89, разность между абсолютными значениями первичного и вторичного тока характеризует токовую погрешность; угловая погрешность определяется углом между векторами первичного и вторичного токов ТТ.
ТТ должен надежно работать в некотором диапазоне первичных токов. Поскольку ТТ имеют нелинейный элемент — магнитную систему (МС), то при высоких кратностях токов и, соответственно, больших насыщениях МС (но также и при малых токах и малых насыщениях) погрешности возрастают, что может существенно повлиять на работу защит.
В качестве предельно допустимой кратности для ТТ условно принята т. н. 10%-ная кратность, то есть такое отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором токовая погрешность достигает минус 10 % при заданной вторичной нагрузке и коэффициенте мощности 0,8, а трансформатор еще может надежно выполнять свои защитные функции.
Требования к точности ТТ, работающих в схемах максимальных защит, обычно невысоки (класса точности 3). Дифференциальная защита должна срабатывать при авариях внутри защищаемого участка или элемента, и не должна срабатывать при аварии за пределами этого участка. Требования к точности ТТ дифференциальных защит выше, их характеристики должны быть идентичными, чтобы исключить возникновение при сквозных токах короткого замыкания токов небаланса во вторичной цепи за счет неодинаковых токовых и угловых погрешностей.
Таблица 1
| Номинальный первичный ток, А | Первичный ток при различных коэффициентах трансформации, А |
300 | 100-150-200-300 |
600 | 200-300-400-600 |
1000 | 400-600-750-1000 |
1500 | 500-750-1000-1500 |
2000 | 1000-1500-2000 |
3000 | 1000-1500-2000-3000 |
4000 | 1000-2000-3000-4000 |
6000 | 6000 |
12 000 | 12 000 |
Таблица 2
Класс точности | Первичный ток, % номинального | Предельное значение | Пределы вторичной нагрузки, % ном, cos φ 0,8 | |
Токовой погр., % | Угловой погр., мин | |||
0,5 | 10 20 100-120 | ±1,00 ±0,75 ±0,50 | ±60 ±45 ±30 | 25-100 |
1 | 10 20 100-120 | ±2,00 ±1,50 ±1,00 | ±120 ±90 ±60 | 25-100 |
3 | 50-120 | ±3,00 | Не нормируется | 50-100 |
10 |
| ±10,00 |
|
|
Для ТТ установлены номинальные классы точности 0,5; 1; 3; 10, характеризующие предельные погрешности ТТ при различных значениях первичного тока и заданном токе вторичной обмотки.
Предельные значения погрешностей ТТ для различных классов точности приведены в табл. 2.
В обозначениях ТТ, предназначенных для дифференциальной защиты, вместо класса точности указывается буква Д. Каждый новый тип ТТ классов точности 0,5 и 1 для питания измерительных приборов проходит государственные испытания. Перед монтажом ТТ на трансформаторе, каждый из них подвергается испытаниям в объеме, согласно требованиям НТД.
Во время работы ТТ его вторичные обмотки всегда должны быть замкнуты на приборы или, в противном случае — закорочены.
