На какое время можно размыкать вторичную обмотку трансформатора тока в работе

Кроме трансформаторов, питающих электрооборудование, есть устройства, которые используются для измерения тока. Это трансформаторы тока (ТТ). Первичная обмотка этих устройств включается последовательно с нагрузкой, а к вторичной обмотке подключается амперметр или защитное устройство, обладающее низким сопротивлением. Эти приборы отличаются от обычных электротрансформаторов, в которых режим холостого хода (разомкнутые вывода вторичной катушки) является нормой. Если вторичную обмотку трансформатора тока ТТ разомкнуть, то устройство может выйти из строя.

Что из себя представляет измерительный трансформатор тока

Трансформатор тока — это небольшой электротрансформатор, обычно мощностью 5Вт, в котором первичная катушка намотана толстым проводом или шиной. В аппаратах, предназначенных сетей с силой тока более 100А вместо обмотки используется кабель или шина, проходящая через магнитопровод.

Нагрузкой ТТ являются амперметры, реле максимального или минимального тока и токовые обмотки электросчетчиков. Это аппараты, обладающие малым внутренним сопротивлением, поэтому ТТ работает в режиме КЗ.

Виды ТТ

Такие трансформаторы есть разных типов:

• Сухие. Самый распространенный вид. Первичная обмотка выполнена из неизолированной шины или нескольких витков толстого провода.
• Тороидальные. Первичная катушка отсутствует, вместо этого аппарат надевается на изолятор высоковольтного трансформатора или через него пропускается кабель. Отличаются простотой конструкции и низкой точностью измерений. Применяются в цепях защиты.
• Высоковольтные. Используются для измерения в цепях высокого напряжения и для разделения измерительных приборов и цепей ВН.

Основные параметры

Главными параметрами при выборе аппарата являются следующие:

• Номинальное напряжение. Определяется изоляцией обмоток и указывает, в сетях с каким напряжением допускается использовать устройство.
• Номинальный ток первичной цепи. Это максимальная измеряемая величина, при котором возможна длительная работа.
• Номинальный ток вторичной цепи. Нагрузка вторичной обмотки при подключенных реле или амперметре.
• Сопротивление нагрузки. Полное сопротивление амперметра, катушки реле или электросчетчика. Отклонение этого параметра от паспортных данных влияет на точность измерений.
• Коэффициент трансформации. Определяется соотношением первичного и вторичного токов.

Информация! Большинство параметров указывается на корпусе аппарата, остальные данные есть в паспорте устройства.

Преимущества использования

Применение ТТ дает преимущества при проектировании и эксплуатации электросетей:

• использование одинаковых по конструкции амперметров, отличающихся только градуировкой шкалы;
• разделение сетей высокого и низкого напряжения;
• увеличение диапазона измерений.

Применение

Измерительные трансформаторы используются в следующих случаях:

• Измерение тока, величина которого не позволяет измерить его непосредственно амперметром. Обычно это больше 5А.
• Питание электросчетчиков. Позволят измерять бОльшую мощность, чем предусмотрено аппаратом.
• Использование в качестве разделительного трансформатора. Позволяет производить измерения в сетях напряжением выше 1кВ.
• В цепях контроля тиристорных преобразователей. При нарушениях в работе тиристоров на выходе аппарата вместо постоянного напряжения появляется пульсирующее, что приводит к появлению тока во вторичной обмотке ТТ.
• Нулевая защита ВВ трансформаторов. Отключает аппарат при значительном перекосе нагрузки и коротком замыкании одной из фаз на землю.

Обозначение на схеме

В отличие от обычного электротрансформатора на схеме ТТ не отмечается магнитопровод. Условное обозначение этого устройства состоит из двух элементов, изображенный один поверх другого:

• прямая линия – символизирует шину, проходящую через окно магнитопровода;
• две полуволны, символизирующих вторичную обмотку, к которой подключается измерительный прибор.

Почему ТТ не может работать в режиме холостого хода

В отличие от обычного электротрансформатора для трансформатора тока является нормальным режим короткого замыкания. При размыкании выводов вторичной обмотки в ТТ происходят процессы, которые могут привести к аварийной ситуации.

Увеличение магнитного потока

В электротрансформаторе переменный ток I¹, протекающий по первичной обмотке, создает магнитный поток F¹ в магнитопроводе. Этот поток наводит напряжение во вторичной обмотке.

В свою очередь, ток I², протекающий по вторичной обмотке, создает магнитный поток F². Эти потоки находятся в противофазе и в значительной степени нейтрализуют друг друга – увеличение I² и F² приводит к росту I¹ и F¹, что ограничивает результирующий магнитный поток F.

Особенностью ТТ является то, что ток в первичной обмотке I¹ не зависит от нагрузки I² и магнитный поток F¹ остается неизменным, что при размыкании выводов и отсутствии I² приводит к росту F и перегреву магнитопровода.

Повышение напряжения на выводах

В режиме ХХ происходит рост напряжения на выводах вторичной обмотки. Это связано с тем, что трансформатор передает не просто ток или напряжение. Аппарат передает с одной катушки на вторую мощность P=I¹*U¹=I²*U².

В обычных аппаратах при уменьшении I² уменьшается также I¹ и передаваемая мощность Р. В отличие от них в ТТ I¹, U¹ и Р не зависят от I². Поэтому при уменьшении I², протекающего через вторичную обмотку, напряжение начинает расти и достигает максимума в режиме ХХ.

Справка! Измерить увеличение напряжения можно обычным вольтметром, но его ограничивает ток, протекающий через прибор. Для более качественного измерения необходим электростатический вольтметр.

Что произойдет при размыкании цепи вторичной обмотки

При размыкании или обрыве проводов, идущих к измерительным приборам, появляются два фактора, которые могут привести к аварии и травмам людей:

• Перегрев, вызванный большим магнитным потоком в магнитопроводе. Возникает из-за того, что магнитный поток F¹, создаваемый шиной или силовым кабелем, проходящим через аппарат, не компенсируется потоком вторичной обмотки F². Может привести к разрушению изоляции и возгоранию устройства.
• Высокая ЭДС на выводах вторичной катушки. Появляется потому, что трансформатор передает мощность с одной катушки на другую. Из-за того, что мощность, потребляемая аппаратом, при отключении измерительного прибора не меняется, а I². во вторичных цепях равен “0”, ЭДС увеличивается до нескольких киловольт. Это приводит к травмированию людей и разрушению изоляции.

Опасность возникновения аварийных ситуаций отображена в нормативных документах. Запрет на размыкание отходящих выводов трансформатора указан в нормативных документах, таких, как ПОТЭУ п.42.2, ПТЭЭП п.2.6.24 и других.

Как закоротить, если есть необходимость

При необходимости отсоединить измерительный прибор или реле, не отключая первичную цепь, вывода, идущие к этим элементам, необходимо закоротить куском провода или перемычкой сечением не менее 0,35мм². Устанавливается перемычка на выводах трансформатора или непосредственно возле измерительного прибора.

При заземленных отходящих выводах это можно сделать, не отключая электроустановку.

Важно! В процессе установки закоротки и демонтажа амперметра или реле под нагрузкой вторичная цепь не должна размыкаться.

Проверка правильности соединений

Правильность подключения ТТ производится контрольным измерением переносными токоизмерительными клещами. Показания приборов должны совпадать.

При подключении к аппарату реле защиты проверка выполняется при помощи специальных приборов, позволяющих подать ток необходимой величины в первичную обмотку.

При проверке подключения трехфазных электросчетчиков, необходимо проверить правильность подключения трансформаторов для каждой фазы:

• подключить нагрузку к одной из фаз;
• включить питание;
• проверить направление вращения диска устройства или учет энергии в аппаратах других конструкций;
• при неправильном подключении изменить полярность подключения;
• повторить пп1-4 для каждой из фаз.

В данной статье речь пойдет об опасности размыкания вторичной обмотки трансформаторов тока (ТТ).

Трансформаторы тока предназначены для преобразования первичного тока до наиболее удобных для измерительных приборов и реле значений и отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока работает при постоянной нагрузке во вторичной цепи и переменной величине тока в первичной обмотке, т.е. при переменном магнитном потоке. Нормальный режим его работы близок к условиям короткого замыкания, так как его вторичная обмотка замкнута на последовательно соединенные обмотки приборов, реле и других аппаратов с незначительным сопротивлением.

Трансформатор тока представляет собой замкнутый магнитопровод 2 (рис.9.35 а) [Л1, с.285-287] и две обмотки. Первичную обмотку 1 включают последовательно в контролируемую цепь (цепь измеряемого тока) I₁. Ко вторичной обмотке 3 присоединяют последовательно токовые обмотки приборов и реле, обтекаемые током I₂. Тогда коэффициент трансформации равен [Л1, с.286]:

Номинальные вторичные токи равны 5 А и 1 А.

На векторной диаграмме (рис. 9.35 б) показана результирующая магнитнодвижущая сила (МДС) F₀. В нормально режиме работы она сравнительно невелика, что обусловливает малые значения магнитного потока (Ф) и электродвижущей силы Е2 (ЭДС), наводимой во вторичной обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке ток в ней равен нулю, т.е. I₂ = 0, и МДС вторичной обмотки также равна нулю, т.е. F₂=I₂w₂=0. Так как ток в первичной обмотке I₁ и ее МДС F₁ практически не изменяются, то результирующая МДС F₀ увеличивается во много раз и становится равной F₁.

Соответственно увеличивается магнитный поток Ф, величина которого ограничивается лишь насыщением сердечника и индукцией в стали сердечника, при этом за счет повышенных потерь в стали сердечника происходит сильный нагрев магнитопровода, вплоть до пожара.

В результате магнитный поток Ф наведет во вторичной обмотке значительную ЭДС, а напряжение на разомкнутых концах этой обмотки может возрасти с нескольких десятков до тысяч вольт, что, опасно для:

• обслуживающего персонала;
• изоляции вторичной обмотки;
• приборов, реле и терминалов защит.

Поэтому при эксплуатации запрещается разрывать вторичную цепь работающего трансформатора тока согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.4.16, тем более что это может совпасть с режимом к.з. в первичной обмотке.

Перед отключением прибора от трансформатора тока необходимо предварительно замкнуть накоротко его вторичную обмотку используя испытательные блоки или зашунтировать обмотку реле, прибора и только после этого отъединить прибор.

Следует запомнить, что:

Нормальным режимом работы ТТ является режим К3, а режим с разомкнутой вторичной обмоткой (режим холостого хода) — аварийным режимом. Поэтому если ТТ включен и к его вторичной обмотке не подключена нагрузка, то эту обмотку следует обязательно закоротить.

Литература:

1. Электроснабжение сельского хозяйства. И.А. Будзко, 2000 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

When the secondary winding of a power or distribution transformer is short-circuited, protective devices, such as fuses / circuit breakers, would blow / trip to clear the fault.

The secondary short circuit current would reflect on the primary side as well.

Protective devices would be available in the primary as well as the secondary circuits, to render the system failsafe.

In a current transformer, however, the secondary current would be solely dependant on the primary current which, in turn, would be decided by the load.

When the secondary of a current transformer is kept short circuited, the short circuit current would be proportional to the primary current and decided by its turns ratio. An ammeter connected on the secondary side would also display the same current as its impedance would be low enough to present itself as a short-circuit.

The secondary of a current transformer is to be kept short-circuited, through a link or an ammeter, and never kept open. When the secondary of a current transformer is kept open, with the primary carrying it’s rated current, the secondary voltage would rise high enough to arc across its terminals / damage its insulation / expose personnel to the dangers of electric shock.

Трансформатор тока

Первичная обмотка
трансформатора состоит из одного или
нескольких витков относительно большого
сечения и включается последовательно
в цепь, ток которой измеряется (рис.
1.24).

Вторичная обмотка
состоит из большого числа витков
сравнительно малого сечения и замыкается
на приборы с малыми сопротивлениями –
амперметры, токовые обмотки ваттметров,
счетчики и т.д. Рабочий режим трансформатора
тока практически представляет собой
режим короткого замыкания.

А

I₁

I₂

При номинальном
токе индукция в сердечнике трансформатора
мала: В = 0,08 – 0,1Тл. Наличие небольшого
намагничивающего тока влечет за собой
погрешность, которая называется токовой
и определяется формулой

%,

где I₁
– ток в
первичной обмотке;

I₂
– ток во
вторичной обмотке;

к
– коэффициент трансформации.

По величине токовой
погрешности трансформаторы тока делятся
на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10.

Трансформаторы
тока изготавливаются на первичные токи
от 5 до 15 000 А и имеют, как правило,
номинальный вторичный ток в пределах
5 А. В зависимости от назначения конструкции
трансформаторов тока различаются.

Внимание! в целях безопасности вторичная обмотка трансформаторов тока должна быть надежно заземлена.

Следует особо
подчеркнуть, что вторичную обмотку ни
в коем случае нельзя оставлять разомкнутой
при включении трансформатора, или
размыкать ее при работе. В этом случае
трансформатор переходит в режим холостого
хода. Отсутствие тока во вторичной
обмотке приводит к увеличению магнитной
индукции до 2,4 – 1,8 Тл. Соответственно
этому растут потери в стали, и при
длительной работе неизбежен перегрев
сердечника и повреждение изоляции
вторичной обмотки. Но главную опасность
представляет напряжение на зажимах
разомкнутой вторичной обмотки
,
имеющее резко пикообразный характер,
что объясняется сильным насыщением
стали, вследствие чего поток трансформатора
приобретает вид сильноуплощенной
кривой. В трансформаторах, предназначенных
для измерения большого тока, вторичное
напряжение достигает нескольких тысяч
вольт, следовательно, представляет
несомненную опасность для обслуживающего
персонала.

Таким образом,
соблюдение указанного выше условия (о
постоянной замкнутости вторичной
обмотки трансформатора тока на себя
или на приборы) чрезвычайно важно.

При повышенных
напряжениях и больших величинах токов
трансформаторы тока приобретают
значительные размеры и массу. Но, по
мере усовершенствования конструкции,
удается существенно уменьшить эти
данные.

В авиационном
оборудовании трансформаторы тока
используются для измерения токов или
для получения сигналов, пропорциональных
токам в системах регулирования и защиты
электроэнергетических систем.

Измерительный
трансформатор тока ТФ1-75, 150/1 А

Трансформатор
ТФ1-75,150/1A
(рис. 1.25) работает в комплекте с амперметром
АФ1-150 и предназначен для измерения силы
переменного тока в системе электроснабжения
самолета Ил-76.

Трансформатор
ТФ1-75,150/1 A
состоит из корпуса, кольцевого сердечника,
на котором равномерно намотана вторичная
обмотка, и крышки. Сердечник вместе с
обмоткой помещается в выемке лицевой
части корпуса и закрывается крышкой
(рис. 1.26).

Рис. 1.25.
Внешний вид
измерительного трансформатора
ТФ1-75,150/1А

Роль
первичной обмотки выполняет силовой
провод измеряемой фазы, проходящий
через сквозное отверстие в сердечнике.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #