Трансформатор тока

Описание

Трансформаторы тока (ТТ) выполняют следующие функции:

• гальваническая развязка первичных цепей от вторичных;
• преобразование (уменьшение) первичного тока во вторичный.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь контролируемого тока. Вторичная обмотка ТТ замыкается на сопротивление нагрузки, состоящее из последовательно включённых устройств РЗА.

Идеальный трансформатор тока осуществляет пропорциональное преобразование токов во всём диапазоне: $ I_{втор}=I_{перв} / K_т $, где

$ I_{перв} $ - первичный ток;

$ I_{втор} $ - вторичный ток;

$ K_т $ - коэффициент трансформации.

В реальном трансформаторе из-за наличия токов намагничивания появляется погрешность по величине и фазе тока.

Согласно п.3.4.4. ПУЭ, по условию механической прочности жилы контрольных кабелей для присоединения к зажимам панелей и аппаратов должны иметь сечение не менее 2,5 мм^2 для меди и 4,0 мм^2 для алюминия.

Параметры

Для трансформаторов тока нормируются следующие параметры:

• $ U_{ном} $ - номинальное напряжение трансформатора, кВ (кроме встроенных трансформаторов) (0,66; 3; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750);
• $ I1_{ном} $ - номинальный первичный ток (1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 14000; 16000; 18000; 20000; 25000; 28000; 30000; 32000; 35000; 40000);
• $ I2_{ном} $ - номинальный вторичный ток (1; 2; 5);
• $ Z2_{ном} $ - номинальная вторичная нагрузка, ВА (3; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 50; 60; 75; 100);
• класс точности трансформатора (для трансформатора с одной вторичной обмоткой или вторичных обмоток (для трансформатора с несколькими вторичными обмотками) (для измерений и учёта - 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1; 3; 5; 10, для РЗ - 5Р; 10Р)
• $ К_{ном} $ - номинальная передельная кратность вторичной обмотки (только для обмоток, предназначенных для РЗ);
• $ К_{Бном} $ - номинальный коэффициент безопасности приборов вторичной обмотки (только для обмоток, предназначенных для измерительных приборов);
• $ f_{ном} $ - номинальая частота напряжения сети (50 или 60 Гц).

Расчёт допустимых нагрузок

Расчёт допустимых нагрузок в токовых цепях РЗА выполняется для проверки режима работы ТТ в пределах допускаемой погрешности.

Цепи тока релейной защиты

Согласно п.3.2.29 ПУЭ, трансформаторы тока, предназначенные для питания токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны удовлетворять следующим требованиям:

1. В целях предотвращения излишних срабатываний защиты при КЗ вне защищаемой зоны погрешность (полная или токовая) трансформаторов тока, как правило, не должна превышать 10%. Более высокие погрешности допускаются при использовании защит (например, дифференциальная защита шин с торможением), правильное действие которых при повышенных погрешностях обеспечивается с помощью специальных мероприятий. Для дифференциальных токовых защит (шин, трансформаторов, генераторов и т.п.) должна быть учтена полная погрешность, для остальных защит — токовая погрешность, а при включении последних на сумму токов двух или более трансформаторов тока и режиме внешних КЗ — полная погрешность. Указанные требования должны соблюдаться:

• для ступенчатых защит — при КЗ в конце зоны действия ступени защиты, а для направленных ступенчатых защит — также и при внешнем КЗ;
• для остальных защит — при внешнем КЗ.

При расчетах допустимых нагрузок на трансформаторы тока допускается в качестве исходной принимать полную погрешность.

2. Токовая погрешность трансформаторов тока в целях предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны не должна превышать:

• по условиям повышенной вибрации контактов реле направления мощности или реле тока — значений, допустимых для выбранного типа реле;
• по условиям предельно допустимой для реле направления мощности и направленных реле сопротивлений угловой погрешности — 50%.

3. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформаторов тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значения, допустимого для устройства РЗА (обычно не более 1 кВ).

Методики расчёта

По состоянию на 2015 г. утверждённая методика расчёта допустимых нагрузок отсутствует. Известны следующие материалы, касающиеся данного вопроса:

• 5916тм-т1. Рекомендации по расчету сечений жил контрольных кабелей в токовых цепях РЗ;
• Е.П.Королёв, Э.М.Либерзон. Расчёты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты.
• Г.Циглер. Цифровые устройства дифференциальной защиты. Принципы и область применения. Глава 5