Функционирующие энергетические системы требуют постоянного контроля и различных коммутирующих действий. И для того, чтобы преобразовывать высоковольтные электрические величины в пропорционально измененные аналоги и используются трансформаторы. В частности для уменьшения первичного тока до приемлемых величин для измерительных и защитных приборов используются трансформаторы тока. О них и пойдет речь в приведенном материале.
Как функционирует трансформатор тока
Работа трансформатора тока (ТТ) основана на законе об электромагнитной индукции, который работает в электрических и магнитных полях. Они подвержены изменениям по форме гармоник синусоидальных величин переменного характера.
В трансформаторе тока происходит трансформация первичного вектора тока во вторичное значение с полным соблюдением пропорциональности и с сохранением угла.
По выше представленной схеме можно понять процессы, идущие в работающем в трансформаторе тока. И они выглядят так:
По силовой обмотке 1 проходит ток I1, при этом преодолевается сопротивление обмотки Z1. Благодаря этому процессу вокруг катушки образовывается магнитный поток Ф1, который улавливается магнитопроводом, размещенным под прямым углом к направлению вектора I1. Благодаря именно подобному размещению обеспечиваются наименьшие потери электрической энергии при трансформации ее в магнитную.
Сформированный магнитный поток Ф1 пронизывает не только силовую катушку 1, но также и пронизывает вторичную обмотку 2. В результате этого во вторичной катушке наводится ЭДС E2, под влиянием оной в 2 формируется I2, уже преодолевающий сопротивление катушки Z2 и сопротивление нагрузки Zн. В результате данного процесса на выводах вторичной обмотки формируется падение напряжения U2.
При этом магнитный поток Ф2 уменьшает магнитный поток Ф1, а Ф трансформатора тока формируется геометрическим сложением двух векторов Ф1 и Ф2.
Коэффициент трансформации трансформаторов тока задается соотношением векторов I1/I2. И данное значение закладывается при разработке (производстве) изделий. По причине того, что в работающем ТТ протекающий ток постоянно меняется, данный коэффициент указывается в номинальной форме, например 600/5. Это Указывает на то, что данный ТТ рассчитан максимум на 600 Ампер и если такой ток будет в первичке, то ток во вторичке будет равен 5 Ампер.
Так же при проектировании закладывается еще очень важный параметр – класс точности, которым характеризуется величина отклонения реальных значений ТТ от расчетных.
Опасные факторы при работе ТТ
Так как магнитопровод ТТ реализован из электротехнической стали, обладающей отличной токовой проводимостью и он связывает магнитным путем две изолированные обмотки, в процессе работы есть вероятность повреждения изолирующего слоя, в результате чего вторичка может оказаться под высоким потенциалом.
Поэтому чтобы избежать электротравм среди обслуживающего персонала и сохранению работоспособности подключенного оборудования, один из выводов вторичной обмотки в обязательном порядке заземляется.
Выводы вторичной обмотки маркируются «И1» и «И2», а первичной обмотки «Л1» и «Л2». Если трансформатор включен в работу, то вторичные обмотки обязаны быть нагружены (подключены), в противном случае устанавливается закоротка.
Это необходимо выполнить потому, что при работе по первичной обмотке протекает ток, обладающий определенной мощностью (S=U*I). Она так же проходит процедуру трансформации во вторичные значения. И если токовые цепи вторичной обмотки разорваны, то значение тока стремится к нулевому значению, а вот напряжение наоборот резко увеличивается и на разомкнутой вторичке образуется высокое напряжение . А это крайне опасно!
Важно. Именно поэтому все токовые цепи должны быть собраны, а на неиспользуемых кернах должны быть установлены закоротки.
Модификации ТТ
Промышленность выпускает огромное количество вариаций трансформаторов тока, разнообразных размеров и классов точности. Но в энергетике получили широкое распространение комбинированные трансформаторы тока, где в одном изделии совмещены два керна: измерительный (0,5 R) и Релейный (защитный 10R)
По назначению трансформаторы тока подразделяются на:
1. Промежуточные. Предназначены для повторного преобразования величины.
2. Защитные. Подключаются к токовым цепям защит.
3. Лабораторные. Обладающие повышенным классом точности и служащие в качестве проверочных устройств.
4. Измерительные. Служат для передачи соразмерно измененного тока на счетчики, контролирующие потребленную (отпущенную) электроэнергию.
Также трансформаторы тока бывают:
- Наружной установки, предназначенные для монтажа на ОРУ (открытая распределительная установка);
- Для закрытых установок, устанавливаемые в ячейках ЗРУ (закрытая распределительная установка);
- Встраиваемые непосредственно в оборудование. Например, в счетчиках прямого включения есть свои мини ТТ;
Как проверяют ТТ
Самой главной возможной неисправностью работающего трансформатора тока, является пробой изоляции. Поэтому рабочие ТТ подвергаются периодической проверке Такими службами как:
Служба изоляции и Релейная служба.
При этом Служба изоляции производит проверку ТТ повышенным напряжением, а релейная служба проверяет ВАХ (Вольт –Амперная Характеристика), проверяет коэффициент трансформации. И если испытания показали, что ТТ неисправен, то он бракуется и меняется на новое того же номинала. В противном случае составляется протокол проверки:
Заключение
Широта использования этого изделия говорит о том, что трансформаторы тока являются неотъемлемой и, несомненно, важной частью всей энергетической системы. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!