Расчет основных электрических величин и первичной изоляции обмоток трансформатора - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

¨ Мощность на одной жиле, кВ*А,

Содержание

Расчет основных электрических величин и главной изоляции обмоток трансформатора

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин: мощности на фазу и сердечник, номинальных токов на стороне ВН и НН, фазных токов и напряжений.

¨ Мощность на фазу трансформатора, кВ*А,

Sf = ,
где S – мощность трансформатора; m – количество фаз.

¨ ¨ Мощность на ядро, кВ*А

S` = ,
где C – количество активных стержней (поддерживающих обмотку).
Обычно в 3-фазных трансформаторах количество фаз равно количеству шин.

¨ Номинальный (линейный) ток, A,

на стороне низкого напряжения I1 = ;
на стороне WN я2 = ,
где S – мощность трансформатора, кВ*А; U1 и U2 – соответствующие напряжения обмоток, кВ.
Для однофазного трансформатора номинальный ток, A, определяется следующим образом
I = .
При указании токов мощность указывается в киловатт-амперах (кВ*А), а напряжение – в киловольтах (кВ).

¨ Фазные токи, A, трехфазных трансформаторов

В соединении “звезда” или “зигзаг”:
If = Il;
Если обмотка соединена в треугольник
Если = ,
где Il – номинальный ток линии трансформатора.
Обычно указывается соединение обмоток и группа обмоток.

¨ Фазные напряжения, В, трансформатора

с обмотками, соединенными звездой или зигзагообразно:
Уф =,
с обмотками, соединенными треугольником:
Uf = Ul,
где Ul – номинальное сетевое напряжение соответствующих обмоток.

¨ Испытательное напряжение трансформатора

Необходимо определить основные изоляционные зазоры между обмотками и другими токоведущими частями.
Это напряжение, при котором испытывается трансформатор, т.е. диэлектрическая прочность изоляции.
Испытательное напряжение для каждой обмотки трансформатора определяется по табл. 1 или 2 в зависимости от класса напряжения обмотки.

Испытательные напряжения при частоте питания (50 Гц) для масляных трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Номинальный первичный ток трансформаторов тока

Параметры трансформаторов тока

18 сентября 2012 года. Категория: Трансформаторы тока, электрооборудование

Доброе утро, уважаемые посетители и читатели страницы “Записки электрика”.

Сегодня мы рассмотрим основные характеристики и параметры трансформаторов тока. Эти параметры понадобятся нам для выбора подходящих трансформаторов тока.

Основные характеристики и параметры трансформаторов тока

Номинальное напряжение трансформатора тока

Первым основным параметром трансформаторов тока, конечно же, является номинальное напряжение. Номинальное напряжение относится к эффективному напряжению, при котором может работать трансформатор тока. Это напряжение можно найти в техническом паспорте конкретного трансформатора тока.

Существует стандартный диапазон номинальных значений напряжения для трансформаторов тока:

Ниже показаны трансформаторы тока номиналом 660 (В) и 10 (кВ). Разница очевидна.

Первичный номинальный ток трансформатора тока

Номинальный первичный ток, или можно сказать номинальный первичный ток, – это ток, протекающий в первичной обмотке трансформатора тока, при котором он должен работать непрерывно. Значение номинального тока первичной обмотки также указано в техническом паспорте данного трансформатора тока.

Для трансформаторов тока доступен стандартный диапазон номиналов первичного тока:

Обратите внимание, что ТТ с номиналами первичного тока 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 и 6000 (A) должны выдерживать самые высокие номиналы первичного тока 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 и 6300 (A) соответственно. Во всех остальных случаях наибольший первичный ток не должен превышать номинальный первичный ток.

На рисунке ниже показан трансформатор тока с номинальным током 300 (A).

3) Номинальный вторичный ток трансформатора тока

Другим параметром трансформатора тока является номинальный вторичный ток, который представляет собой ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора тока.

Значение номинального вторичного тока также указано в паспорте трансформатора тока и всегда равно 1 (A) или 5 (A).

Я лично никогда не встречал трансформаторы тока с вторичным током 1 (A). Также ТТ с номинальным вторичным током 2 (A) или 2,5 (A) могут быть заказаны по индивидуальному заказу.

4 Вторичная нагрузка трансформатора тока

Вторичная нагрузка трансформатора тока – это полное сопротивление его внешней вторичной цепи (амперметры, обмотки счетчиков, реле токовой защиты, различные преобразователи тока). Это значение измеряется в омах (Ω).

Вторичная нагрузка трансформатора тока также может быть выражена как полная мощность, измеряемая в вольт-амперах (V*A) при заданном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Если быть более точным в определении, то вторичная нагрузка трансформатора тока – это вторичная нагрузка с коэффициентом мощности (cos=0,8), при которой сохраняется класс точности трансформатора тока или шаг ограничения первичного тока по сравнению с номинальным значением.

Это немного сложно, но просто внимательно прочитайте текст, и вы поймете, что имеется в виду.

Опять же, существует ряд стандартных номиналов вторичной нагрузки для трансформаторов тока, выраженных в вольт-амперах при cos=0,8:

Чтобы выразить эти значения в омах, используйте следующую формулу:

Мы с вами вернемся к этой теме в последующих статьях. В следующих статьях я покажу, как можно самостоятельно рассчитать вторичную нагрузку трансформатора тока, используя наглядный пример из моей диссертации. Чтобы ничего не пропустить, подписывайтесь на новые статьи с моего сайта. Форму подписки можно найти после статьи или в правой колонке.

5 Коэффициент трансформации трансформатора тока

Еще одним из основных параметров трансформаторов тока является коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформатора тока – это отношение первичного тока к вторичному.

Для расчетов коэффициент трансформации делится на:

фактический (N)
оценивается (Nn)

В принципе, названия не требуют пояснений.

Фактический коэффициент трансформации – это отношение фактического первичного тока к фактическому вторичному току. Номинальный коэффициент – это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Ниже приведены примеры коэффициентов трансформации трансформаторов тока:

150/5 (N=30)
600/5 (N=120)
1000/5 (N=200)
100/1 (N=100)

6) Электродинамическое сопротивление

На этом этапе необходимо с самого начала объяснить, что такое электродинамический выдерживаемый ток: максимальное значение амплитуды тока короткого замыкания в течение всего времени протекания тока, которое трансформатор тока может выдержать без повреждения, никоим образом не препятствующего его дальнейшей правильной работе.

Другими словами, это способность трансформатора тока противостоять механическому и разрушительному воздействию тока короткого замыкания.

Электродинамический выдерживаемый ток обозначается индексом – Id.

Существует понятие, называемое электродинамической множественностью. На это указывает индекс Kd и является отношением электродинамического остаточного тока Id к амплитуде номинального первичного тока I1n.

Требования к электродинамической устойчивости не распространяются на шинные, встроенные и расщепленные трансформаторы тока. Прочитайте статью о классификации трансформаторов тока. Для других типов трансформаторов тока электродинамический выдерживаемый ток можно найти в том же техническом паспорте.

7. 7. термическое сопротивление

Это максимальное действующее значение тока короткого замыкания в момент времени t, которое трансформатор тока может выдержать без нагрева токоведущих частей до чрезмерной температуры и без повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной работе. Температура токоведущих частей трансформаторов тока из меди не должна превышать 250 градусов, а из алюминия – 200 градусов.

Ток термического сопротивления обозначается индексом – ItT.

Это способность трансформатора тока выдерживать тепловое воздействие тока короткого замыкания в течение определенного периода времени.

Существует также термин “множитель текущей термической прочности”. На это указывает индикатор Kt и является отношением тока тепловой выносливости ItT среднеквадратичное значение номинального первичного тока I1n.

Всю информацию о токе термической стойкости можно найти в техническом паспорте трансформатора тока.

Ниже приведен скан этикетки трансформатора тока типа 0,66-5-0,5-300/5 У3, где указаны все вышеперечисленные основные параметры и характеристики.

P.S. На этом я заканчиваю свою статью об основных характеристиках и параметрах трансформаторов тока. В следующих статьях я расскажу о маркировке клемм проводов, принципе работы трансформатора тока, режимах работы, классе точности и других интересных темах.

84 комментария на “Параметры трансформатора тока”

Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, почему некоторые трансформаторы тока имеют 2 обмотки трансформатора тока (i1 и i2).

Одна обмотка (1I1 и 1I2) предназначена для измерительных цепей (амперметры, обмотки токоизмерительных клещей, токовые обмотки ваттметров и т.д.), а другая обмотка (2I1 и 2I2) – для цепей релейной защиты.

Большое спасибо за эту статью, она помогла!

Было бы здорово, если бы были объяснения без терминов. Когда начинаешь изучать чуть более простые термины, голова начинает кружиться))).

Здравствуйте!
Я не очень понимаю схему работы трансформаторов тока.
-Работает ли он на типе токового клеща? Установить напряжение на катушке в зависимости от тока, протекающего через сердечник ? Есть ли у него одинарная катушка?
-Трансформатор тока дает весь ток нагрузки через первичную обмотку, а через вторичную обмотку мы имеем напряжение? Имеет ли он две обмотки?

Здравствуйте, нет ли еще статьи о режимах работы?

Антон, у меня пока нет на это времени. Я обязательно напишу об этом в будущем. Если вас интересует что-то конкретное о режимах КТ, пожалуйста, спрашивайте.

Какова частота проверки трансформаторов тока?

Михал, согласно PTEEP существуют конкретные сроки проведения испытаний и измерений параметров электрооборудования во время основного ремонта (R), во время инспекций (M) и во время капитального ремонта испытаний и измерений (M), которые определяет технический руководитель потребителя, основываясь на PTEEP и различных междисциплинарных руководствах.

В нашей компании проверка трансформаторов тока проводится раз в 3 года.

Благодаря вашим статьям я перешла в 5 класс, спасибо вам большое.

Почему ничего не сказано о метрологических характеристиках ККТ – точности, классе точности?

Большое спасибо автору за эти статьи!
Я не электрик, а инженер-механик (технология машиностроения), но по воле судьбы занимаюсь проектированием и управлением установками систем инфракрасного отопления. Поэтому эта информация чрезвычайно важна и полезна для меня.

Я преподавал инженерные дисциплины в течение многих лет и как преподаватель могу сказать, что материал на этом сайте представлен ясно, доходчиво, понятно и ОГРОМНО. Еще раз большое спасибо!
Это русский путь! Чувствуется русский дух!

Большое спасибо! Все представлено в ясной, понятной и наглядной форме.
Очень творческий подход к делу, без излишней “заумности” и перегруженности ненужной информацией. Браво…

А для чего нужно снимать ВАХ вторичных обмоток?

VinArch, снимаются осциллограммы трансформатора тока для выявления короткого замыкания во вторичной обмотке ТТ, а также для определения максимально допустимой нагрузки на вторичную обмотку и определения, при каком токе начинается насыщение железа. На участке насыщения не рекомендуется работать с КТ из-за большой погрешности.

Дмитрий, давно читаю ваш форум, очень конкретные объяснения, продолжайте в том же духе!
Хотелось бы кое-что уточнить…., основная функция – уменьшение тока, для питания устройств (реле, счетчик и т.д.), так? Я понимаю, что они в основном используются в высоковольтных установках, где большие токи, верно?
Дома я не ставлю его в распределительное устройство, потому что там токи небольшие.

Евгений, чаще всего вводная автоматика в жилых помещениях устанавливается на токи от 25 (А) до 50 (А), в зависимости от конструкции дома. В любом случае, токи не превышают 100 (A). Современные счетчики выпускаются на токи до 100 (А), т.е. в жилых помещениях нет необходимости устанавливать счетчик электроэнергии через трансформаторы тока – он подключается напрямую (см. схему прямого подключения счетчика электроэнергии).

Однако, если нагрузка превышает 100 (A) и это не обязательно высоковольтная установка, необходимо использовать трансформаторы тока с подходящим коэффициентом трансформации, например, 100/5, 150/5 и т.д. Пример такой схемы см. здесь.

Здравствуйте, если я поставлю TU 100/5, но, не всегда такие большие значения тока, будет ли измеритель работать правильно?

TH имеет 2 вторичные обмотки. Провода счетчика подключаются к электросчетчику.
Провода счетчика подключены к счетчику, защитные провода не используются – если их закоротить, повлияет ли это на точность измерения? (10KV)

Какова предельная кратность первичного тока?

Очевидно, что вторичная обмотка должна быть закорочена, так как в разомкнутой цепи будет высокое напряжение, и при коротком замыкании в линии обмотка может “взорваться”. Конечно, есть вероятность, что обмотки внутри просто расплавятся и произойдет внутреннее короткое замыкание, но такое случается редко – обычно неисправно все и везде.

Подскажите пожалуйста не обманывают ли меня при оплате за электроэнергию, я использую около 300кВт за 4р и потом в течении полугода доплачиваю около 10000-14000р как мне объясняют что у нас трансформатор с коэффициентом 600 и у меня в садовом кооперативе 8 пользователей (всего 54) и если бы все пользователи платили 1000-2000р . Буду признателен за объяснение, как рассчитать вышеупомянутые трансформаторы с коэффициентом 600.

Вадим, я не совсем понимаю, почему вы что-то доплачиваете счетчику. Чтобы помочь вам, мне нужна схема электроснабжения вашего садового товарищества. Я понимаю, что у вас на участке установлен счетчик и что вы получаете около 300 (кВт) в месяц. У вас также на входе в СНП есть фидерный счетчик, через трансформаторы тока с коэффициентом 600/5, поэтому его показания умножаются на 120. А разница между показаниями счетчиков всех участков и фидерного счетчика распределяется на всех. В этом случае вам следует обратиться к председателю ТСЖ с этим вопросом, возможно, где-то в расчетах допущена ошибка или счетчик подачи работает с ошибкой, а может быть, все работает нормально.

Являются ли КТ обратимыми? Т.е. если вы подаете ток во вторичную цепь для проверки релейной защиты, преобразуется ли что-нибудь в первичной обмотке (шине)?

Токовая нагрузка ТТ 400/5 на вторичной обмотке составляет 5,3 А. ТТ имеет неправильный размер. Есть ли ошибка в счетчике энергии se303? Если да, то как его можно рассчитать при более высокой токовой нагрузке, чем номинальная токовая нагрузка? Электрическая компания хотела бы восстановить счетчик. Но как правильно рассчитать, сколько киловатт не учтено

Есть ли способ определить контакты I1 и I2 на трансформаторе тока, если маркировка на нем стерлась или отсутствует?

Сергей, ты можешь. Одним из популярных и простых методов является использование батареи и гальванометра. Батарея подключается к первичной обмотке ТТ (L1 – плюс, L2 – минус), а гальванометр – к вторичной обмотке. При замыкании батареи отслеживается направление стрелки гальванометра для определения полярности вторичной обмотки ТТ.

Спасибо, я даже не знал о таком устройстве, батарейку найти легко, а вот гальванометр уже нет.

Вы можете использовать стрелочный тест на небольшом диапазоне тока, и это будет ваш гальванометр.

Какое сопротивление следует использовать или можно обойтись без него?

Подключите тестер к вторичной обмотке и начните с низкого напряжения, начните с 12 вольт постоянного тока, если недостаточно и стрелка не отклоняется, увеличьте.
Если тестер относится к серии C43xx или аналогичной, почти всегда есть режим постоянного тока. 75 мВ/30…60 мкА, так что это ваш гальванометр, хотя и не классический.

Подскажите, пожалуйста, кто знает, как рассчитать вторичную нагрузку ТТ.

Здравствуйте Дмитрий. Спасибо за статью, в ней все очень хорошо объяснено. Вы упомянули ТТ с вторичным током 1 (A). Для чего они используются?

Илья, лично я никогда не встречался с трансформаторами тока с вторичным током 1 (А), не считая трансформаторов тока нулевой последовательности. Но насколько я знаю, номинальный вторичный ток 1 (А) обычно используется, когда расстояние кабельных линий токовых цепей очень велико и приходится значительно увеличивать сечение проводов из-за наличия в них потерь, в моей практике до 10 мм2.

Здравствуйте, ответьте пожалуйста на следующий вопрос: на панели генератора для защиты генератора установлено реле остаточного тока RMC-131D/2 со значением измеряемого тока 5А, трансформаторы тока на 3 фазы имеют 3000/1А каждый, можно ли его заменить на реле остаточного тока со значением измеряемого тока 1А? Возможно ли это?

Роман, да, это возможно. Главное, чтобы ток в первичной цепи не превышал 3000 (A).

Большое спасибо за ваш ответ!

“Требования к электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и расщепленные трансформаторы тока”
Подскажите, пожалуйста, где написано, что встроенные трансформаторы не нужно проверять на электродинамическое сопротивление?

Подскажите пожалуйста, у меня есть счетчик Меркурий 230 ART-03 на продажу и общая потребляемая мощность каждой параллельной цепи счетчика составляет 7,5 ВА. Следует ли для подключения этого счетчика использовать трансформаторы тока с номинальной вторичной нагрузкой 10 ВА?

Совет. Если в нашем доме 6 трансформаторов и коэффициенты трансформации Кт= 30,20,1,1,1,1,1 значит ли это, что при расчете квартплаты мы должны умножать показания счетчика на эти коэффициенты?

Влад, если с коэффициентами 30 и 20 я еще согласен, то коэффициента 1 для трансформаторов тока не существует. Это означает, что трансформаторы тока отсутствуют или вы что-то неправильно указали.

А если взять информацию с трансформаторов тока и умножить на Kt, чтобы выставить счет на оплату?

Влад, если счетчик подключен через трансформаторы тока, например, с коэффициентом трансформации 150/5, то его показания и должны быть умножены на 30.

Если в амперметрах используются трансформаторы тока, нужно ли заземлять I2? Если нет, пожалуйста, предоставьте мне ссылку на этот документ. В электротехнических правилах в общих чертах говорится, что это необходимо. На практике большинство производителей распределительных устройств и устройств управления не заземляют обмотки. Где в этом правда?

Эндрю, конечно, да.
ПУЭ п. 1.5.37 Заземление (зануление) счетчиков и трансформаторов тока должно быть выполнено в соответствии с требованиями п.1.7. При этом от счетчиков и трансформаторов тока до 1 кВ до ближайшей клеммной колодки должны быть предусмотрены заземляющие и нулевые защитные проводники.
ПУЭ, раздел 3.4.23. Заземление во вторичных цепях трансформаторов тока должно быть выполнено в одной точке на ближайшей к трансформаторам тока клеммной колодке или на зажимах трансформаторов тока. Вторичные обмотки промежуточных разделительных трансформаторов тока не должны быть заземлены.
PTEEP, п. 2.6.24 Вторичные обмотки трансформаторов тока всегда должны быть замкнуты накоротко с помощью реле и приборов или замкнуты накоротко. Вторичные цепи трансформаторов тока и напряжения, а также вторичные обмотки высокочастотных коммутационных фильтров должны быть заземлены.

Именно здесь встает вопрос электробезопасности, поскольку при разрыве цепи во вторичной обмотке на вторичной стороне трансформаторов тока возникает высокое напряжение (высокий потенциал). Это также необходимо для защиты в случае обрыва первичной обмотки во вторичной. Это ваша безопасность, поэтому я считаю, что заземлять вторичные обмотки ТТ обязательно, независимо от того, что подключено к ТТ, счетчик или амперметр, плюс этого требуют Правила.

Хорошая обзорная статья для общего понимания.
Судя по некоторым комментариям, отсутствует хотя бы простая схема расположения ТТ в сети электроснабжения и учета.
Не включен такой важный параметр, как частота, хотя он присутствует на всех метках на рисунке. Это важный параметр, и вы можете попасть в беду, если не примете его во внимание.
Трансформаторы с вторичным током 1А действительно существуют, и для них есть амперметры (например, E42700 – E42701), хотя они довольно редки и в основном под заказ.
В качестве примера можно также рассмотреть 1A ТТ, такие как TF1-, TF2- для авиации (при 400 Гц). Хотя они работают только с амперметрами типа А1, которые по сути являются милливольтметрами.

Оказывается, что ток в первичной обмотке трансформатора тока зависит от нагрузки сети, в которой установлен трансформатор. Но в любом случае в трансформаторе тока должен создаваться магнитный поток, и через него из первичной обмотки трансформатора тока должна браться некоторая мощность (ну те самые 5 или 10 В*А, указанные на табличке трансформатора тока), а любая электрическая мощность – это произведение напряжения на ток. С током все понятно – в первичной обмотке трансформатора тока – 400 ампер, во вторичной – 5 ампер. Номинальный коэффициент трансформации тока – 80. А что с напряжением? Если номинальная мощность составляет 5 В * А, то при номинальном токе во вторичной обмотке 5 ампер, мы получим номинальное вторичное напряжение при 400 амперах в первичной обмотке трансформатора тока 5 / 5 = 1 В. Значит, напряжение на первичной обмотке трансформатора тока 1 / 80 = 0,0125 В, хотя напряжение на первичной обмотке трансформатора тока может быть и 400 В, и 6000 В. То есть в действительности в качестве напряжения на своей первичной обмотке трансформатор тока использует падение напряжения на его первичной обмотке на участке линии, проходящей через трансформатор тока, и это напряжение зависит только от величины сопротивления этого участка и падения напряжения на нем, тогда как напряжение на первичной обмотке трансформатора тока не зависит от величины напряжения на самой линии. Поскольку первичный ток трансформатора тока зависит только от нагрузки линии, а номинальный коэффициент трансформатора тока постоянен, только вторичное напряжение трансформатора тока может изменяться, и, следовательно, мощность во вторичной обмотке трансформатора тока.Чем меньше падение первичного напряжения, тем меньше мощность во вторичной обмотке трансформатора тока.Получается, что трансформатор тока правильно передает значение тока в большей степени из-за более высокого падения напряжения в этой области.

Доброе утро. Я прочитал все комментарии, но не нашел ответа для себя. Объясните, пожалуйста, в чем разница между током трансформатора, установленным на 5 ВА или 10 ВА. Я знаю, что для расчетов можно использовать 5 ВА. Вопрос – 10 ВА отличается от 5 ВА и в каких случаях 10 ВА не может быть использовано для расчета за электроэнергию?

Антон, разница в мощности вторичной обмотки в 2 раза. Вы можете использовать ту или иную мощность, в зависимости от нагрузок, подключенных к вторичной обмотке (реле, счетчики, электроприборы, различные инверторы и т.д.) Это сложно объяснить наглядно, нужно рассматривать конкретный пример и делать расчеты.

Здравствуйте. Но я правильно понимаю, что оба варианта подходят для измерений. Коэффициент трансформации будет одинаковым в обоих случаях, т.е. он не зависит от мощности. Правильно ли это?

“Не существует такого понятия, как коэффициент 1 для трансформаторов тока”.
Так что же такое коэффициент трансмиссии 5/5?

1, обычно КТ выше 1000 В

Автор этой статьи, пожалуйста, сделайте статью о векторах ТТ, в нормальном режиме работы и при коротком замыкании. И со схемой подключения ТТ, полная звезда, неполная звезда, дифференциальный ток, треугольник. Я не понимаю ни одного из них, но ваше объяснение умно.

В статье отсутствуют методы проверки коэффициента трансформации, проверки рабочей точки характеристики намагничивания, определения единой клеммы первичной и вторичной обмоток и определения вторичной нагрузки).

Здравствуйте есть предприятие на подстанции стоят эти трансформаторы тока на высокой стороне и есть коэффициент 900 может ли быть так.

Денис, согласно ГОСТ 7746-89, таких номиналов нет, ни 800 (А), ни 1000 (А).

В обмотках ВН трансформаторов 10 кВ, как масляных, так и сухих, предусмотрена возможность изменения напряжения ВН в пределах ±5% от номинального напряжения с шагом 2,5%. Напряжение изменяется путем изменения отводов обмотки ВН, для чего необходимо отключить все обмотки трансформатора от сети. Тип, диапазон и количество ступеней регулирования напряжения на стороне ВН условно обозначаются буквами и цифрами: VTC ±2X2,5 %, где VTC означает переключение без возбуждения (в отличие от OLTC – регулирования напряжения, которое выполняется на трансформаторах более высоких классов напряжения, начиная с 35 кВ).

Как найти номинальный ток трансформатора?

Все силовые трансформаторы должны быть защищены от коротких замыканий и ненормальных условий эксплуатации в соответствии с “Правилами устройства электроустановок” [1]. Для выбора типов защит и расчета их характеристик срабатывания, прежде всего, необходимо точно знать тип и параметры защищаемого трансформатора.

Наиболее важные параметры трансформатора отражены в его заводской табличке, которая также включена в паспорт и на табличке, прикрепленной к трансформатору на видном месте. В соответствии с ГОСТ 11677-85 “Трансформаторы силовые” принята единая структурная схема условных обозначений трансформаторов. Буквы в начале обозначают однофазный (О) или трехфазный (Т) трансформатор, указывают тип изоляционной и охлаждающей среды (например, буква М соответствует масляному трансформатору с естественной циркуляцией воздуха и масла, буква С – сухому трансформатору), а также конструкцию трансформатора и тип устройства РПН: буква 3 – защитное исполнение, Г – герметичное, Н – возможность регулирования напряжения под нагрузкой.

После буквенной части обозначения следует тире и номинальная мощность трансформатора в киловольт-амперах (кВА), затем дробь и класс напряжения стороны высокого напряжения (ВН) в киловольтах (кВ), затем тире и климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69. Согласно этому стандарту буква У обозначает исполнение для умеренного климата, ХЛ – холодного климата, Т – тропического климата. Категории развертывания обозначены цифрами: 1 – для работы на улице, 2 – для работы в помещениях, где температура и влажность такие же, как на улице, 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, 4 – для работы в помещениях с искусственным климат-контролем, 5 – для работы в помещениях с повышенной влажностью.

Например, обозначение масляного трехфазного трансформатора с естественной циркуляцией воздуха и масла, двухобмоточного, с мощностью нагрузки 250 кВ-А, классом напряжения 10 кВ, категории 3, исполнения U (для умеренного климата и закрытых помещений) следующее:

Трехфазный сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением в защитном исполнении, двухобмоточный, мощностью 400 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, категория 3, исполнение U имеет следующее обозначение:

На заводской табличке указаны и другие параметры трансформатора, необходимые для выбора его защиты:

номинальные напряжения трансформатора (со стороны ВН и НН в случае двухобмоточных трансформаторов);

Номинальные токи обмоток ВН и ЭВН

Схема подключения обмоток и обозначение групп;

напряжение короткого замыкания и_к (в процентах) на основном ответвлении обмотки ВН (для трехобмоточных трансформаторов приведены напряжения короткого замыкания всех пар обмоток).

Номинальные напряжения трансформаторов. Трансформаторы 10 кВ, о которых идет речь в этой книге, изготавливаются на номинальное напряжение 0,4 кВ или 0,69 кВ на стороне низкого напряжения для питания потребителей электроэнергии и 3,15 кВ, 6,3 кВ или 10,5 кВ для подключения питающих сетей различного напряжения, а иногда и для питания крупных электродвигателей напряжением более 1000 В. Например, на подстанции 110/10 кВ электродвигатели 6 кВ могут работать только благодаря трансформаторам 10/6,3 кВ. Однако большинство трансформаторов 10 кВ выпускаются с более низким напряжением 0,4 кВ для питания электрических нагрузок 380 В и 220 В.

Обмотка ВН трансформаторов 10 кВ, как масляных, так и сухих, рассчитана на изменение напряжения ВН в пределах ±5% от номинального напряжения с шагом 2,5%. Изменение напряжения осуществляется путем переключения ответвлений обмоток ВН, что обязательно при отключении всех обмоток трансформатора от сети. Тип, диапазон и количество ступеней регулирования напряжения на стороне ВН условно обозначаются буквами и цифрами: VTC ±2X2,5 %, где VTC означает переключение без возбуждения (в отличие от OLTC – регулирования напряжения, которое осуществляется на трансформаторах более высоких классов напряжения, начиная с 35 кВ).

Мощность и номинальный ток. Номинальная мощность трансформаторов должна соответствовать ГОСТ 9680-77. Масляные погружные трансформаторы 10 кВ для электроснабжения потребителей выпускаются с номиналами до 2,5 МВ-А и для присоединения к сетям различных напряжений до 6,3 МВ-А: например, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630 кВ-А, а также 1; 1,6 и 2,5 МВ-А. Сухие трансформаторы (DSR) выпускаются на номинальное напряжение 160, 250, 400, 630 кВ-А, а также 1,6 и 1,6 МВ-А.

Мощность в вольт-амперах трехфазного трансформатора, когда фазы равномерно нагружены, рассчитывается по формуле

где U — номинальное межфазное напряжение, В, / – ток на фазу, А.

Значения номинальных токов (в амперах) обмоток ВН и НН трансформатора могут быть получены из выражения (1) на основании номинальных значений мощности и напряжения, известных из паспортных данных

где номинал S указан в киловольт-амперах (кВА), а номинал U – в киловольтах (кВ),

Например, для трансформатора 400 кВ-А со стороной высокого напряжения 10 кВ и стороной низкого напряжения 0,4 кВ номинальные токи обмоток:

В принципе, трансформаторы не должны быть перегружены во время работы, т.е. рабочие токи в обмотках трансформатора не должны превышать номинальные токи. Однако кратковременные и длительные перегрузки допустимы в определенных пределах (§2).

Схемы намотки и соединительные группы. Трансформаторы 10 кВ выпускаются со следующими схемами намотки и группами соединений:

звезда – звезда с нейтральной производной Y / Y -0; дельта – звезда с нейтральной производной ∆/ Y -11; звезда с нейтральной производной – дельта Y /∆-11; звезда – дельта Y / Y

Трансформаторы 10/0,4 кВ с соединением обмоток Y/Y-0 подключаются к трехфазной сети 10 кВ, работающей с изолированным нейтральным проводником и питающей трехфазную четырехпроводную сеть с плотно заземленным нейтральным проводником, в которой номинальное напряжение между линейными проводниками составляет 0,38 кВ, а между каждым линейным проводником и нейтральным проводником (нейтралью трансформатора) -0,22 кВ. Когда все фазы нагружены симметрично, ток в нейтральном проводнике мал и называется током дисбаланса. Ток небаланса в трансформаторах Y/Y не должен превышать 0,25 от номинального тока обмотки НН во избежание перегрева и повреждения трансформатора (ГОСТ 11677-85). На практике выполнение этого условия не всегда возможно. По этой и ряду других причин (см. §4 и 9) трансформаторы с соединением обмоток Y/Y не могут использоваться от номинальной мощности 400 кВА и выше.

Трансформаторы группы подключения ∆/Y -11 подключаются так же, как и трансформаторы Y/Y -0. Особенностью группы подключения ∆/Y -11 является наличие фазового угла 30° между напряжением и током на стороне НН и НН. Поэтому трансформаторы ∆/Y -11 не могут работать параллельно с трансформаторами Y/Y -0, между которыми нет фазового угла. Если они по ошибке подключены параллельно, то сдвиг фаз на 30° между их вторичными векторами приведет к тому, что ток выравнивания мощности между ними будет равен примерно в 5 раз номинальному току каждого трансформатора.

Благодаря треугольному соединению обмотки ВН в этих трансформаторах допускается длительный перекос нагрузки и ток нейтрали до 0,75 номинального тока обмотки НН (ГОСТ 11677-85). Соединение обмотки ВН в треугольник также обеспечивает гораздо большие токи однофазного замыкания на землю в сети ЭГВ, работающей с заземленной нейтралью, чем трансформатор, питающий сеть ЭГВ с теми же параметрами, но со схемой соединения Y/Y-0. Это способствует ложной работе устройств релейной защиты от однофазных коротких замыканий (§ 3). Поэтому, начиная с 400 кВ-А и далее, должны использоваться трансформаторы 10/0,4 кВ с соединением обмоток ∆/Y -11 (как сухие, так и маслопогруженные). Трансформаторы с таким расположением обмоток также могут быть изготовлены с номинальным напряжением обмотки низкого напряжения 0,69 кВ.

Трансформаторы 10/3,15, 10/6,3 и 10/10,5 кВ с компоновкой и группой обмоток Y/∆-11 выпускаются для соединения сетей разного напряжения и для питания крупных двигателей выше 1000 В; некоторые трансформаторы для специального применения имеют компоновку Y/Y -0, ∆/∆-0 и Y/∆-11 (в трансформаторах используется обмотка среднего напряжения с выведенной нейтралью, например, для дугового реактора в сети 10 кВ с компенсированной нейтралью). Особую группу трансформаторов составляют трансформаторы вспомогательных электростанций, релейная защита которых не рассматривается в данной книге.

Малогабаритные трансформаторы 10 кВ для сельского электроснабжения могут быть построены со специальной схемой подключения низковольтной обмотки, называемой зигзагообразной обмоткой. зигзаг. Обмотка высокого напряжения соединена звездой: Г/Г . Зигзагообразное соединение вторичной обмотки понижающего трансформатора обеспечивает более равномерное распределение несбалансированной низковольтной нагрузки между фазами первичной сети ВН. Это обеспечивает наиболее благоприятные условия работы трансформатора. Для того чтобы выполнить зиг-заг Вторичная обмотка каждой фазы состоит из двух половин, одна половина на одном магнитопроводе, другая половина на другом магнитопроводе. Трансформаторы с зигзагообразным соединением стоят дороже, чем трансформаторы с соединением Y/Y, поскольку зигзагообразное соединение требует на 15% больше витков в обмотке НН. Это происходит потому, что ЭДС обмоток на разных сердечниках складывается в геометрической прогрессии при 120°, и их суммарное значение на 15% меньше, чем алгебраическая сумма двух обмоток на одном магнитопроводе. Для достижения той же ЭДС при зигзагообразном соединении требуется на 15% больше витков, чем при соединении звездой. Зигзагообразные звездообразные трансформаторы используются редко из-за большей сложности изготовления и стоимости.

Напряжение короткого замыкания. Это самый важный параметр трансформатора для расчета токов короткого замыкания на вторичных проводах НН и в сети НН под напряжением. Напряжение короткого замыкания соответствует значению межфазного напряжения, которое должно быть приложено к проводам ВН трансформатора, чтобы через трансформатор протекал ток короткого замыкания, равный его номиналу, при трехфазном замыкании в проводах НН. Напряжение короткого замыкания обозначается U k и выражается в процентах от номинального напряжения обмотки высокого напряжения. Если, например, U k = 5 %, это означает, что для того, чтобы ток трансформатора был равен номинальному току, к высоковольтной обмотке 10 кВ трансформатора при коротком замыкании низковольтной обмотки должно быть приложено напряжение 0,5 кВ.

Из значения напряжения короткого замыкания, как следует из определения этого параметра, может быть рассчитано максимальное значение тока трехфазного короткого замыкания на стороне НН трансформатора как без учета, так и с учетом сопротивления питания шины 10 кВ, к которой подключен трансформатор. Значение U k также используется для расчета импеданса трансформатора Z tr (§ 3). Значения U k приведены в стандартах, а также в технических паспортах и табличках каждого трансформатора (на основании результатов заводских испытаний). Средние значения U k для масляных трансформаторов 10 кВ составляют около 4,5 % для мощности до 400 кВ-А, 5,5 % для 630 кВ-А и 1 MB-А и 6,5 % для мощности выше 1 MB-А. Для трансформаторов сухого типа с номиналами от 160 кВт-А до 1,6 МБ-А значения напряжения короткого замыкания составляют приблизительно 5,5 %.

В литературе можно найти и другие требования к выбору трансформаторов тока. Трансформатор тока, вторичный ток которого составляет менее 25% от номинального тока при подключении (нормальная работа), должен рассматриваться как имеющий сверхток 10% от номинального тока счетчика.

Группы и схемы соединений

Критерии для выбора группы различных фаз обмотки следующие

Минимизация уровня высших гармоник в сетях. Это важно при увеличении доли нелинейных нагрузок на потребителей.
Если фазы трансформатора нагружены несимметрично, токи первичных обмоток должны выравниваться. Это стабилизирует работу сетей снабжения.
При питании четырехпроводных (пятипроводных) сетей трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулю для токов короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для выполнения условий 1 и 2 одна обмотка трансформатора соединена в звезду, а другая – в треугольник. Для четырехпроводных сетей наилучшей считается схема Δ/Yo. Обмотки низкого напряжения соединяются в звезду, при этом нейтральная клемма обмотки низкого напряжения выводится наружу и служит PEN (нейтральным проводником).

Еще лучше схема Y/Zo, в которой вторичные обмотки соединены зигзагообразно с нейтральной клеммой.

Расположение Y/Yo имеет больше недостатков, чем преимуществ, и используется редко.

Не рекомендуется покупать ТТ со слишком высоким уровнем трансформации. При таком выборе необходимо будет установить счетчик на входе нагрузки. Более популярными являются однофакторные преобразователи, которые не изменяют показания во время работы. Используя их, легче решить проблему считывания показаний счетчика электроэнергии, подключенного через трансформаторы тока.

Типы счетчиков электроэнергии

Все существующие сегодня счетчики электроэнергии делятся по принципу работы, они бывают трехфазными и однофазными. Они не подключены напрямую к сети, в большинстве случаев между ними находится трансформатор. Но возможно и прямое подключение. Для сетей до 380 В используются счетчики от 5 до 20 А. Мы уже знаем, что коэффициент трансформации – это разница между напряжением на входе трансформатора и напряжением на его выходе.

Чистая электроэнергия, имеющая постоянную величину, поступает на счетчик электроэнергии. В настоящее время используются два основных типа измерительного оборудования. До середины 1990-х годов устанавливались в основном индуктивные счетчики. Они все еще используются, но постепенно заменяются электронными счетчиками (это касается и бытовых счетчиков).

Счетчик индуктивного типа является устаревшей конструкцией. Он основан на взаимодействии магнитных полей, создаваемых в индукционных катушках, и диска, который, вращаясь, считывает расход электроэнергии. Недостатком этих устройств является то, что они не могут обеспечить многотарифный учет. Кроме того, отсутствует возможность удаленной передачи данных.

Электронные счетчики основаны на микропроцессорах и напрямую обрабатывают считанные сигналы. В этих устройствах нет вращающихся деталей, что значительно повышает их надежность и срок службы. Проще говоря, коэффициент преобразования счетчика напрямую влияет на точность выводимых им данных.

Раньше точность составляла 2,5, но используемые сегодня счетчики имеют класс точности 2,0. Именно электронное оборудование имеет такой высокий класс точности. В настоящее время повсеместно устанавливаются только электронные счетчики, которые планомерно вытесняют индукционные.

Основное преимущество высокотехнологичных устройств заключается в том, что они являются многотарифными. Это позволяет учитывать не только ежедневное потребление электроэнергии, но и в зависимости от времени года. Они управляются автоматически и автономно и не требуют вмешательства человека.

В зависимости от типа изоляции

Трансформатор тока может быть

эпоксидной смолой или специальным лаком;
в пластиковом корпусе;
с твердой изоляцией из фарфора, бакелита
вязким соединением (маслом);
заполнены газом;
С бумажно-масляной изоляцией.

Какие параметры необходимо учитывать

Коэффициент трансформации важен при расчете показаний счетчиков электроэнергии с помощью трансформаторов тока. Он может быть одноступенчатым или каскадным (многоступенчатым). Последний тип ТТ характеризуется несколькими вторичными обмотками и большим количеством витков в первичной обмотке.

Не рекомендуется приобретать ККТ со слишком высоким уровнем трансформации. В этом случае на приемном входе должен быть установлен счетчик. Более популярными являются однофакторные преобразователи, которые не изменяют показания во время работы. Используя их, легче решить проблему считывания показаний счетчика электроэнергии, подключенного к трансформаторам тока.

Счетчик с трансформаторами тока можно считать только в том случае, если известен коэффициент трансформации. Это должно быть указано в технической документации, с которой ККТ была продана, и на корпусе. Если вы подозреваете, что отображаемые данные неточны, вы можете рассчитать коэффициент самостоятельно.

Для расчета коэффициента подключите преобразователь к электрическому току, вызывающему короткое замыкание во вторичной обмотке, и измерьте, сколько ампер находится во вторичной обмотке.

Коэффициент трансформации – это отношение величины приложенного электрического тока к величине тока, протекающего во вторичной обмотке.

Например, если короткое замыкание вызвало 150 ампер во вторичной обмотке и 5 ампер во вторичной обмотке, то фактическое соотношение равно 30. Это более точное значение, чем номинальное значение, которое определяется по номинальным первичным и вторичным электрическим токам. Результат расчета показаний электросчетчика с помощью трансформаторов тока является более точным.

А₁ – ширина большого пакета ядра, м.

7.1 Расчет магнитных потерь в сердечнике (потери холостого хода)

В практике консервации для расчета магнитных потерь сердечника трансформатора используется формула W

Р_xx=к_Д(p_сG_с+p_яG_я)(9)

где к_Д – коэффициент дополнительных потерь, для горячекатаной стали до_Д=1,0. 1.1; для холоднокатаной стали k_Д=1,25 [2];

p_с, p_я– удельные потери в одном килограмме стержня и сердечника, Вт/кг, принимаются по таблицам ГОСТ в зависимости от марки стали, толщины листа δ мм, частоты токаfГц, величины магнитной индукции (в стержнях V_си стреляет B_я Tl);

G_с, G_я– масса стали трех стержней и двух вилок, кг.

G_c=mp_cl_cγ=31/2950/5357650=99,98кг

G_я=(m-1)p_яl_яγ=(3-1) 1,0320,6457650=88,3 кг (10)

где γ – плотность трансформаторной сталиγ=7650 кг/м

m – Количество магнитопроводов, шт;

(m-1) – количество вилок, шт;

l_я – общая длина ярма для трехжильного трансформатора, м

l_я=2C+A₁=20,27+0,105=0,645 м (11)

где С– расстояние между осями брусьев, м;

А₁ – ширина большого пучка прутьев, м.

Р_xx=к_Д(p_сG_с+p_яG_я)=1,25(1.29599.98+1,03288.3) =275.76 W

Потери холостого хода, полученные из выражения (9), сравниваются с допустимыми потерями холостого хода в соответствии с ГОСТом, таблица 3, с

Здесь вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Читайте далее: