Итак, почему же вы неправильно выбираете трансформаторы тока.
Практически в каждом проекте, где есть выбор трансформаторов тока, проектировщики при выборе коэффициента трансформации трансформаторов тока ссылаются пункт 1.5.17. ПУЭ:
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%.
Что делает проектировщик? В 95 % проектов проектировщик берет максимальный расчетный ток присоединения и сравнивает его с номинальным первичным током умноженным на 40 %, а потом берет минимальный расчетный ток присоединения и сравнивает его с 5 % умноженными на номинальный первичный ток трансформатора тока.
Меня всегда беспокоило то, а как проектировщик определяет минимальный расчетный ток присоединения. Нет ли тут "подгона" в ста процентах случаях? Как вы понимаете, ни одного проекта с обоснованным минимальным расчетным током присоединения я ни разу не встретил.
Но давайте о главном, о прочтении пункта 1.5.17. Большинство инженеров в России не могут его прочитать и понять смысл этого пункта.
Итак читаем пункт сначала:
Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации.
Тут нам пишут, что применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации в принципе допускается. Что значит "допускается"? Ну вот в пункте 1.1.17 раздела 1 «Общие правила» того же ПУЭ указано, что слово «допускается» означает, что конкретное решение применяется в виде исключения, как вынужденное (например, из-за стеснённых условий или ограниченных ресурсов оборудования и материалов).
Таким образом, если правильно читать ПУЭ, оказывается применять трансформаторы тока с завышенным коэффициентом трансформации нельзя, за исключением случаев которые описаны в пункте 1.5.17.
Иными словами, если у вас ток 92 А, вы должны применить трансформаторы тока 100/5 и не можете применять 200/5, и проверять эти трансформаторы тока по критериям пункта 1.5.17 нет необходимости!
Давайте далее читать этот наш пункт 1.5.17. А дальше нам пишут, что коэффициент завышен по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин. То есть коэффициент должен быть завышен не просто так, а по условию электродинамической и термической стойкости или защиты шин. Что это значит? Что если выбранный трансформатор тока не соответствует требованиям по значениям электродинамической и термической стойкости, то мы должны рассмотреть другой трансформатор тока у которого значение этих параметров выше и они проходят проверку по токам короткого замыкания.
Что это за условия термической и электродинамической стойкости? Согласно ГОСТ Р 52736-2007
Ток термической стойкости — нормированный ток, термическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании (КЗ) в течение нормированного времени термической стойкости.
Ток электродинамической стойкости — это нормированный ток, электродинамическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании (КЗ) без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.
Давайте рассмотрим на примере. Допустим максимальный расчетный ток какого-то присоединения 49 А. Нам в таком случае надо выбрать коэффициент трансформации 50/5.
Основываясь на значениях тока термической стойкости и расчетного значения тока короткого замыкания производим расчёт допустимого теплового импульса, а также расчёт расчётного значения теплового импульса и сравниваем их значения. Если расчетный тепловой импульс выше допустимого, такой трансформатор нам не подходит и нам придется брать другой, коэффициент которого будет выше. Обратите внимание на значения тока термической стойкости для трансформаторов тока 50/5 - 5 кА, и 200/5 - 17,5 кА. Ток термической стойкости пропорционален значению допустимого теплового импульса, соответственно если ТТ с коэффициентом 50/5 нам не подходит, мы берем трансформатор тока с коэффициентом трансформации выше и проверяем его. Следующий трансформатор тока - 75/5, его ток термической стойкости 5,85 кА, если этот трансформатор тока также не подойдет, следует проверить трансформатор тока 60/5.
Похожая история с проверкой по динамической стойкости.
Как вы видите, в ситуации с характеристикой трансформатора тока "электродинамическая стойкость" похожая ситуация, чем выше коэффициент трансформации, тем значение тока электродинамической стойкости выше. Иными словами, чем выше ток короткого замыкания на шинах электроустановки, тем больше коэффициент трансформации трансформаторов тока у нас должен применяться.
Что еще нужно сказать про проверку на термическую и динамическую стойкость. Ее проводят для опорных и проходных трансформаторов тока
Для таких трансформаторов у которых есть своя первичная обмотка и они подключаются в разрыв цепи.
Для трансформаторов тока шинных, встроенных или разъемных проверка на термическую и динамическую стойкость не проводится.
Потому что у них нет первичной обмотки и соответственно нет термического или динамического воздействия на нее токов короткого замыкания.
А также проверку на термическую и динамическую стойкость не проводят для трансформаторов тока с номинальным напряжением 0,66 кВ. Это те трансформаторы тока которые устанавливаются в сетях 0,4 кВ. Все это описано в ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия.
Итак, при выборе трансформаторов тока нужно понять какой он. Если на напряжение 0,66 кВ, шинный, встроенный или разъемный, то принимаем значение номинального первичного тока, исходя из величины максимального расчетного тока присоединения, как ближайшее большее значение номинального первичного тока трансформаторов тока, из ряда номинальных первичных токов трансформаторов тока по ГОСТ 7746-2015.
Если трансформатор тока опорный или проходной, то также принимаем значение номинального первичного тока, исходя из величины максимального расчетного тока присоединения, как ближайшее большее значение номинального первичного тока трансформаторов тока, из ряда номинальных первичных токов трансформаторов тока по ГОСТ 7746-2015. А уже после проверяем трансформатор тока с выбранным коэффициентом трансформации по условиям термической и динамической стойкости. Если трансформатор тока не проходит по этим условиям, выбираем трансформатор тока с завышенным коэффициентом. И снова проверяем его по условиям термической и динамической стойкости. Только когда трансформатор тока проходит проверку по условиям термической и динамической стойкости, следует выполнить проверку по условиям пункта 1.5.17 ПУЭ 40 % и 5 % от номинального тока счетчика при максимальной и минимальной рабочей нагрузке.
Для 90 % проектов где выбираются трансформаторы тока проверка по условиям п. 1.5.17 ПУЭ (40 % и 5 %) не требуется!
Почему нельзя завышать коэффициент трансформации. Если взять трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 0,5S, наиболее распространённые трансформаторы тока для коммерческого учета. То есть зависимость точности от соотношения первичной токовой нагрузки и номинального первичного тока трансформатора тока.
Погрешность трансформатора тока сохраняется в диапазоне 0,5 и -0,5 при при фактической нагрузке 20 % от номинальной, но как только фактическая нагрузка становится меньше 20 % погрешность возрастает, и при токе в 5 % от номинального составит 0,75, а при токе в 1 % от номинального 1,5.
Рабочий ток присоединения не всегда принимает максимальное расчетное значение, электроустановка не всегда работает на полную мощность. Соответственно когда ток гораздо меньше номинального учет электрической энергии будет недостоверным.
Если же взять трансформаторы тока в классе точности 0,5, которые согласно Правила организации учета электрической энергии на розничных рынках (ПП РФ № 442) можно применять для коммерческого учета в электроустановках 0,4 - 20 кВ. ТО в этих трансформаторах тока точность начинает снижаться при значении расчетного тока менее 100 % от номинального тока трансформатора тока.
Таким образом, чем ближе значение рабочего тока присоединения к номинальному первичному току трансформатора тока, тем точность учета электрической энергии выше.