Схемы подключения электросчетчиков через трансформаторы тока: Подключение счетчика через трансформаторы

Схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока • Energy-Systems

Схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока: некоторые теоретические вопросы

Существование и работоспособность электрической схемы на любом объекте хозяйственного или жилого назначения без подключения электрического счётчика представить себе не возможно. Электросчётчик как прибор, учитывающий потребление и расход электроэнергии, должен быть установлен и правильно подключён в обязательном порядке. При этом следует помнить, что монтаж и подключение счётчика должны выполнять только специалисты, имеющие соответствующие документальные подтверждения.

Сам прибор должен быть сертифицирован, опломбирован и поставлен на учёт в энергоснабжающую компанию.

Выбор схемы подключения электросчётчика через трансформаторы тока или напрямую зависит от того, какой по типу счётчик будет устанавливаться и подключаться – однофазный или трёхфазный. С однофазными счётчиками всё обычно обстоит очень просто, они подключаются напрямую, схема подключения типична и не зависит от типа прибора. А вот с трёхфазными ситуация выглядит иначе, существует несколько вариантов применения разных схем, в частности с трансформаторами тока.

Как подключить счетчик через трансформаторы тока

На объектах, где уровень номинального потребления электричества превышает отметку в 5 ампер, производится подключение электросчётчика посредством трансформатора тока, поскольку этот показатель выше номинала самого учётного прибора. Непосредственно процесс монтажа и подключения не несёт в себе что-то невероятно сложное и недоступное для человека, разбирающегося в электричестве и имеющего опыт подключения электрических приборов. Но если ваши познания не распространяются дальше, чем замена выключателя или розетки, то лучше всё-таки обратиться к профессиональному электрику во избежание проблем и неприятностей. Итак, как подключить счётчик через трансформаторы тока? Пошаговый алгоритм примерно выглядит так:

  • Подключение производится по схеме, которая прилагается к любому трансформатору.
  • Перед началом подключения необходимо отключить электрический щиток, подающий электроэнергию.
  • Обмотка напряжения подключается к нулю и фазе, все соединения последовательны.
  • Между выводами первичной и вторичной обмотки ставится перемычка (обычно она уже устанавливается производителем, но бывают и исключения).
  • Третий зажим электросчётчика соединяется с нулём.После завершения установки счётчик проверяется представителем Энергонадзора, опломбируется и после составления акта ввода в эксплуатацию можно считать процесс установки успешно завершённым и осуществить подключение к электросетям.

Схема подключения электросчетчика с трансформаторами тока

Монтаж электросчётчиков посредством трансформаторов тока является делом крайне ответственным и серьёзным. Любые неточности и ошибки, допущенные при монтаже прибора, могут привести к короткому замыканию и, что самое неприятное, – к поражению человека электрическим током. Непосредственно схема подключения электросчетчика с трансформаторами тока изображена на рисунке ниже.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости выполнения электромонтажных работ.

Онлайн расчет стоимости проектирования

Схемы подключения электросчетчиков | Electric-Blogger.ru

В продолжение темы об электросчетчиках в этой статье решил подробно рассмотреть схемы подключения однофазных и трехфазных счетчиков.

Для начала надо сразу сказать, что электросчетчики могут быть нескольких типов подключения — прямого (непосредственного) включения, через трансформаторы тока, через трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения.

В быту подавляющее большинство счетчиков, будь то однофазных или трехфазных, имеют схему прямого включения. Это обусловлено тем, что величина тока нагрузки не превышает 100 А. В случае, если величина протекающего тока более 100 А используется схема полукосвенного включения с трансформаторами тока. Схема косвенного включения с трансформаторами тока и измерительными трансформаторами напряжения применяется в сетях 6 (10) кВ и выше, поэтому в данной статье не рассматривается.

Схема прямого подключения электросчетчика

Подключение однофазного электросчетчика

Самая распространенная и простая схема прямого подключения однофазного счетчика. Практически все однофазные счетчики подключаются именно по этой схеме, очень редко может использоваться схема полукосвенного включения.

На первую клемму счетчика приходит фазный провод. Со второй клеммы фаза уходит на нагрузку. На третью клемму подключен нулевой ввод, с четвертой нулевой провод идет на нагрузку.

Схема подключения счетчика всегда указывается на обратной стороне крышки, закрывающей клеммную колодку.

Подключение трехфазного электросчетчика

Схема подключения трехфазного счетчика прямого включения не сильно отличается от схемы однофазного.

На клемму 1 приходит фаза А (желтый). Со 2 клеммы фаза А (желтый) уходит на нагрузку. На 3 клемму приходит фаза B (зеленый). С 4 клеммы фаза B (зеленый) уходит в нагрузку. На 5 клемму приходит фаза С (красный). С 6 клеммы фаза С (красный) уходит. 7 и 8 клеммы — нулевой провод.

При подключении важно соблюдать правильное чередование фаз и цветовую маркировку.

Подключение через трансформаторы тока

Как я уже сказал выше, полукосвенное подключение через трансформаторы тока применяется в случае, если величина тока нагрузки превышает 100 А. В данной схеме трансформаторы тока предназначены для преобразования первичного тока нагрузки до значений, безопасных для его измерений. Такие схемы сложнее, чем прямого включение и требуют определенных знаний и навыков.

При подключении счетчика через трансформаторы тока необходимо соблюдать полярность начала и конца обмоток трансформатор, как первичной (Л1, Л2), так и вторичной (И1, И2). Общую точку вторичных обмоток трансформаторов необходимо заземлять.

Схема с подключением трансформаторов тока в «звезду»

Фазы А, B, C приходят на клеммы Л1 первичной обмотки трансформаторов тока ТТ1, ТТ2 и ТТ3. От Л1 ТТ1 подключается клемма 2 счетчика, от Л1 ТТ2 — клемма 5 счетчика и от Л1 ТТ3 — клемма 8 счетчика. Клеммы Л2 всех ТТ подключаются к нагрузке.

Клемма 1 счетчика подключается к началу вторичной обмотки И1 ТТ1, клемма 4 — к контакту И1 ТТ2 и клемма 7 — к контакту И1 ТТ3. Клеммы 3, 6, 9 и 10 соединены между собой перемычкой и подключены к нейтральному проводу. Все концы вторичной обмотки И2 также соединены между собой и подключаются на 11 клемму.

В цепях с изолированной нейтралью применяется схема с двумя трансформаторами тока (неполная «звезда»).

Десятипроводная схема подключения

Такая схема визуально более наглядная, чем схема соединения «звездой».

В данной схеме фазы А, B, C приходят на клеммы Л1 первичной обмотки трансформаторов тока ТТ1, ТТ2 и ТТ3. Клеммы Л2 всех ТТ подключены к нагрузке. От Л1 ТТ1 подключается клемма 2 счетчика, от Л1 ТТ2 — клемма 5 счетчика и от Л1 ТТ3 — клемма 8 счетчика.

На 1 клемму счетчика заходит начало вторичной обмотки И1 ТТ1, а конец обмотки И2 на 3 клемму счетчика. На 4 клемму приходит начало вторичной обмотки трансформатора И1 ТТ2, конец И2 — на 6 клемму счетчика. На 7 клемму — начало И1 трансформатора ТТ3, на 9 — конец И2 ТТ3. Нулевой проводник отдельным проводом заходит на 10 клемму счетчика, а с 11 клемму уходит на нагрузку.

Схема подключения трехфазного счетчика через испытательную клеммную коробку

В соответствии с действующими Правилами устройства электроустановок — ПУЭ (раздел 1, п.1.5.23) цепи учета электрической энергии необходимо выводить на специальные зажимы или испытательные коробки.

Коробка испытательная переходная применяется для подключения трехфазных индукционных и электронных счетчиков, обеспечивая закорачивание вторичных цепей измерительных трансформаторов тока, отключение токовых цепей и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене, а также включение образцового счетчика для поверки без отключения нагрузки потребления.

Схема подключения через испытательную клеммную коробку

Выбор трансформаторов тока

Номинальный ток вторичных обмоток трансформатора обычно выбирается 5А. Номинальный ток первичной обмотки выбирается по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме.

Согласно 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 %.

Например электроустановка в нормальном режиме потребляет 140 А, минимальная нагрузка 14 А. Выбираем измерительный трансформатор 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5 А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2 А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Из расчета видно, что 3,5А >2А – требование выполнено.

14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.

140*25/100=35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.

Из этого делаем вывод, что трансформатор тока с коэффициентом трансформации 200/5 для нагрузки 140 А выбран правильно.

При снятии показаний со счетчика с токовыми трансформаторами 200/5 необходимо умножить показания счетчика на 40 (коэффициент трансформации) и получаем реальный расход электроэнергии.

Выбор класса точности ТТ определяется согласно ПУЭ п 1.5.16 — для систем технического учета допускается применение ТТ с классом точности не более 1,0, для расчетного (коммерческого) учета — не более 0,5.

Схемы подключения электросчетчиков — Ремонт220

Статьи

Автор Светозар Тюменский На чтение 1 мин. Просмотров 3k. Опубликовано Обновлено

Однофазные электросчётчики имеют четыре контакта в клеммной колодке.

Схемы подключения однофазных электросчётчиков типовые, независимо от типа счётчика. На клемму 1 подаётся питание — фаза,     клемма 2 – его выход на нагрузку; соответственно, приходящий ноль подаётся на клемму 3, его выход на нагрузку – клемма 4. Применение трансформаторов тока в них не предусмотрено.

Схема подключения однофазного электросчётчика:

Трёхфазные счётчики электроэнергии, в отличие от однофазных могут иметь разные схемы подключения, в зависимости от типа счётчика. Существуют счётчики прямого включения (более 5 Ампер) — они подключаются к сети без трансформаторов тока и счётчики электроэнергии с токовым номиналом 5 Ампер — их можно поключать с трансформаторами тока и напрямую. Буква У в маркировке счётчика (напр. СА4У-И672М) означает, что он может быть подключен как через трансформаторы тока, так и без них (универсальный).

Схема подключения трёхфазного электросчётчика прямого включения:

Схема подключения трёхфазного электросчётчика через трансформаторы тока:

 

Подключения электросчетчика Меркурий 201.5


схема подключения однофазного счетчика


Ноль в счётчик нельзя! Подключение PEN строго по ПУЭ.


Подключение трехфазного счетчика

Наиболее простым в использовании, а соответственно, распространенным в быту считается однофазный электросчетчик. Однако если вы планируете использовать мощные электроприборы, требуется подключение трехфазного счетчика. Оно выполняется по аналогичной схеме с однофазным, но есть некоторые нюансы, о которых речь пойдет ниже.

Сам прибор отличается от однофазного тем, что первый интегрируется исключительно в двухпроводные, а второй — в трехпроводные и четырехпроводные электросети переменного тока частотой 50 ГЦ. Напряжение в таких сетях составляет уже не 220 В, а 380 В либо 58 В. И внутреннее устройство, и схема подключения трехфазного счетчика сложнее.

В нашей стране востребованы приборы производства ООО НПП «ТЕПЛОВОДОХРАН». Они рекомендуются для установки на объектах с повышенным потреблением электроэнергии — в домах и квартирах с большим количеством электротехники, магазинах и супермаркетах, ресторанах и развлекательных центрах, на промышленных предприятиях.

Трехфазный электросчетчик может эксплуатироваться как однофазный. Для установки прибора данного типа требуется получение разрешения службы энергосбыта. При необходимости вы сможете подключать к сети большое количество мощных приборов — бойлеров, электрообогревателей и других.

Виды оборудования

Выбор схемы подсоединения зависит от типа электросчетчика. На сегодняшний день доступны такие разновидности приборов:

  • прямого подсоединения;
  • полукосвенного подсоединения;
  • косвенного подсоединения.

В первом случае подключение трехфазного счетчика осуществляется напрямую к электросети. Рекомендовано для потребителей с небольшой совокупной мощностью (до 60 кВТ при силе тока до 100 А). Во втором и третьем — с использованием промежуточных элементов — трансформаторов тока. Полукосвенное подключение трехфазного счетчика проводится при общей мощности до 3 МВт. В основном, это торговые, развлекательные объекты, предприятия, сельские населенные пункты, многоквартирные дома(общедомовые счетчики). Способ косвенного подключения трехфазного счетчика нашел применение на электроподстанциях.

Вам также может понравиться

Предназначен для измерения и учета в одно- или многотарифном режиме активной или реактивной электрической энергии.

Счётчик может быть использован автономно или в составе автоматизированных систем контроля и учёта электроэнергии (АСКУЭ).

Межповерочный интервал — 16 лет;
Средний срок службы — 32 года;
Средняя наработка на отказ —  318 160 часов;
Срок службы счётчика от одной литиевой батареи — не менее 16 лет.

от 6328₽

Купить оптом Предназначен для измерения и учета в одно- или многотарифном режиме активной или реактивной электрической энергии.

Счётчик может быть использован автономно или в составе автоматизированных систем контроля и учёта электроэнергии (АСКУЭ).

Межповерочный интервал — 16 лет;
Средний срок службы — 32 года;
Средняя наработка на отказ —  318 160 часов;
Срок службы счётчика от одной литиевой батареи — не менее 16 лет.

Купить оптом

Что учесть при установке оборудования

Подключением трехфазного счетчика не следует заниматься самостоятельно. Ошибки чреваты не только неправильными измерениями — существует риск поломки прибора, короткого замыкания, других негативных последствий. Для установки следует пригласить сертифицированного специалиста с соответствующей группой допуска, который досконально знает схемы, принципы и технологии монтажа.

Рекомендации по монтажу:

  • перед подключением трехфазного счетчика необходимо отключить электропитание. Для контроля наличия напряжения на проводке используют специальный индикатор;
  • оборудование монтируется на DIN-рейку на высоте один-полтора метра от поверхности пола. Счетчик должен быть надежно защищен от воздействия внешней среды, поэтому установка на открытом пространстве не допускается. Целесообразно использовать специальный эксплуатационный шкаф торговой марки «Пульсар» производства «ТЕПЛОВОДОХРАН». Он обеспечивает надежную защиту от воздействия внешних факторов, упрощает эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования. Для подсоединения используются исключительно медные проводники, сечение которых должно соответствовать планируемой нагрузке;
  • подсоединение проводится в строгом соответствии со схемой, в противном случае электросчетчик не будет работать. Для определения фаз используется специальное оборудование;
  • изоляционный слой с проводников снимается примерно на 2 см от концов: зачищенные от изоляции концы выравниваются, вставляются в контактные выемки и надежно фиксируются с помощью крепежных элементов;
  • после подсоединения всех проводников устанавливается оборудование для защиты объекта от короткого замыкания;
  • напряжение подается только после установки и тщательного закрепления всех контактов. Если подключение трехфазного счетчика выполнено правильно, после подачи электропитания загорается индикатор;
  • после установки проводится опломбирование электросчетчика.

Прямое подсоединение оборудования

Для прямого подсоединения выбираются проводники сечением 16 мм² или 25 мм². Найти схему подключения трехфазного счетчика можно в руководстве по эксплуатации (РЭ), а также на крышке клеммной колодки.

Проводники подсоединяются таким образом:

  • контакт 1 — вход для фазы А;
  • контакт 3 — нагрузка на фазу А;
  • контакт 4 — вход для фазы В;
  • контакт 6 — нагрузка на фазу В;
  • контакт 7 — вход для фазы С;
  • контакт 9 — нагрузка на фазу С;
  • контакт 10 — вход и выход для нейтрального провода.

Подсоединение «земля» выполняется к заземляющей шине на электрощитке. В процессе разводки по нагрузкам необходимо сгруппировать электроприборы таким образом, чтобы равномерно распределить нагрузку на каждую фазу.

Полукосвенное подсоединение

Для полукосвенного подключения трехфазного счетчика характерно использование данного прибора в тандеме с двумя или тремя трансформаторами тока. Наиболее часто используется схема подключения с тремя трансформаторами тока, она приведена в РЭ и на крышке клеммной колодке. Схема подключения с двумя трансформаторами тока приведена в техническом описании(ТО).

Клеммы подсоединения на счетчике расположены так:

  • контакты 1 и 3 — подключение трансформатора тока фазы А;
  • контакт 2 — вход напряжения фазы А;
  • контакты 4 и 6 — подключение трансформатора тока фазы В;
  • контакт 5 — вход напряжения фазы В;
  • контакты 7 и 9 – подключение трансформатора тока фазы С;
  • контакт 8 — вход напряжения фазы С;
  • контакт 10 — нейтраль.

Контакты на трансформаторе расположены так:

  • Л1 и Л2 — вход и выход силовых линий. Подсоединение осуществляется сразу на силовую электросеть;
  • И1 и И2 — вход и выход для обмотки измерения прибора.

При полукосвенном подключении трехфазного счетчика показания прибора перемножаются на коэффициент трансформации. Исключение составляют модели электросчетчиков, в которые заложена автоматическая корректировка показаний.

Для подсоединения данным способом может использоваться несколько схем. Наиболее простой и безопасной считается десятипроводная. Это обусловлено тем, что цепи измерения электротока и напряжения не зависят друг от друга. Минус в том, что требуется большое количество электропроводников.

Последовательность такая:

  • 2 — на вход Л1 фазы А;
  • 3 — на И2 данной фазы;
  • 4 — на И1 фазы В;
  • 5 — на вход Л1 данной фазы;
  • 6 — на И2 данной фазы;
  • 7 — на И1 фазы С;
  • 8 — на вход Л1 данной фазы;
  • 9 — на И2 данной фазы;
  • 10 — на ноль.

Подсоединение через клеммную коробку осуществляется аналогично десятипроводному способу. Однако между электросчетчиком и другими элементами монтируется клеммный бокс. Такое решение позволяет при необходимости безболезненно демонтировать прибор учета и устанавливать его обратно.

Подсоединение «звезда» предусматривает замыкание между собой контактов 3, 6, 9, 10 и вывод их на нулевой проводник. Все контакты выхода И2 также замыкают между собой и выводят на контакт 10. Далее используется такая последовательность:

  • 1 — на вход И1 фазы А;
  • 2 — на вход Л1 данной фазы;
  • 4 — на вход И1 фазы В;
  • 5 — на вход Л1 данной фазы;
  • 7 — на вход И1 фазы С;
  • 8 — на вход Л1 данной фазы.

Существует еще одна схема подключения трехфазного счетчика — с совмещенными цепями тока и напряжения. Однако она считается устаревшей и небезопасной, а поэтому в настоящее время практически не применяется.

Косвенное подключение трехфазного счетчика применяется только на высоковольтных линиях (напряжение — от 6.000 до 500.000 вольт). Реализуется исключительно в комплексе с высоковольтными трансформаторами тока и напряжения.

Особенности выбора и эксплуатации оборудования

Важно не только соблюдение схемы подключения трехфазного счетчика, но и правильный выбор оборудования. При покупке необходимо учесть такие факторы:

  • допустимый для эксплуатации диапазон температур. Особенно актуально, если установка выполняется за пределами помещения;
  • срок поверки. Если он небольшой можно сделать вывод о низком качестве прибора. Например, периоды между поверками электросчетчиков торговой марки «Пульсар» составляют 16 лет, что говорит о высокой надежности и стабильности работы оборудования;
  • наличие паспорта, инструкции по эксплуатации, сертификата соответствия ГОСТу, разрешение использования на территории России;
  • класс точности — не ниже 2;
  • наличие тарифных планов. Если в вашем регионе учет электроэнергии ведется по нескольким тарифам, целесообразно установить многотарифный электросчетчик.

В процессе эксплуатации прибора нельзя допускать изменения температурного режима за пределами установленного диапазона, повышения влажности, попадания прямых солнечных лучей. Для удобного считывания показаний и обслуживания счетчика необходимо обеспечить к нему свободный доступ.

Одно из последствий неправильной установки, подсоединения, эксплуатации — самоход. Периодически проверяйте электросчетчик на предмет корректности показаний. Для этого отключите от питания все электроприборы, выключите освещение. Если показания продолжают меняться — прибор неисправен, требуется диагностика неполадок и ремонт. В данном случае следует немедленно обратиться в службу энергосбыта.

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

В электрических сетях, с напряжением 380 вольт, потребляемой мощностью свыше 60 кВт и током более 100 ампер, используется схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока. Данный вариант известен как косвенное подключение. Подобная схема дает возможность измерения высокой потребляемой мощности приборами учета, рассчитанными на низкие показатели мощности. Разница между высокими и низкими значениями компенсируется с помощью коэффициента, определяющего окончательные показатели счетчика.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Принцип действия данных устройств довольно простой. По первичной обмотке трансформатора, включенной последовательно, протекает фазовый ток нагрузки. За счет этого возникает электромагнитная индукция, создающая ток во вторичной обмотке устройства. В эту же обмотку осуществляется включение токовой катушки трехфазного электросчетчика.

В зависимости от коэффициента трансформации, ток во вторичной цепи будет значительно меньше фазного тока нагрузки. Именно этот ток обеспечивает нормальную работу счетчика, а снимаемые показатели умножаются на величину коэффициента трансформации.

Таким образом, трансформаторы тока или измерительные трансформаторы преобразуют высокий первичный ток нагрузки в безопасное значение, удобное для проведения измерений. Трансформаторы тока для электросчетчиков нормально функционируют при рабочей частоте в 50 Гц и вторичном номинальном токе в 5 ампер. Поэтому, если коэффициент трансформации составляет 100/5, это означает максимальную нагрузку в 100 ампер, а значение измерительного тока – 5 ампер. Следовательно, в этом случае показания трехфазного счетчика умножаются в 20 раз (100/5).

Благодаря такому конструктивному решению, отпала необходимость в изготовлении более мощных приборов учета. Кроме того, обеспечивается надежная защита счетчика от коротких замыканий и перегрузок, поскольку сгоревший трансформатор меняется значительно легче по сравнению с установкой нового счетчика.

Существуют определенные недостатки при таком подключении. Прежде всего, измерительный ток в случае малого потребления, может быть меньше стартового тока счетчика. Следовательно, счетчик не будет работать и выдавать показания. В первую очередь это касается счетчиков индукционного типа с очень большим собственным потреблением. Современные электросчетчики такого недостатка практически не имеют.

Особое внимание при подключение нужно обращать на соблюдение полярности. Первичная катушка имеет входные клеммы. Одна из них предназначена для подключения фазы и обозначается Л1. Другой выход – Л2 необходим, чтобы подключиться к нагрузке. Измерительная обмотка также имеет клеммы, обозначаемые соответственно, как И1 и И2. Кабель, подключаемый к выходам Л1 и Л2, рассчитывается на необходимую нагрузку.

Для вторичных цепей используется проводник, поперечное сечение которого должно быть не ниже 2,5 мм2. Рекомендуется применять разноцветные промаркированные провода с обозначенными выводами. Нередко подключение вторичной обмотки к счетчику осуществляется с помощью опломбированного промежуточного клеммника. Использование клеммника позволяет проводить замену и обслуживание счетчика без отключения электроэнергии, поступающей к потребителям.

Схемы подключения

Подключение измерительного трансформатора к счетчику может быть выполнено разными способами. Запрещается использовать трансформаторы тока с приборами учета, предназначенными для прямого включения в электрическую сеть. В подобных случаях вначале изучается сама возможность такого подключения, выбирается наиболее подходящий трансформатор, в соответствии с индивидуальной электрической схемой.

Если измерительные трансформаторы имеют различный коэффициент трансформации, они не должны подключаться к одному и тому же к счетчику.

Перед подключением необходимо внимательно изучить схему расположения контактов, имеющихся на трехфазном счетчике. Общий принцип действия электросчетчиков является одинаковым, поэтому контактные клеммы располагаются на одних и тех же местах во всех приборах. Контакт К1 соответствует питанию цепи трансформатора, К2 – подключение цепи напряжения, К3 является выходным контактом, подключаемым к трансформатору. Таким же образом подключается фаза «В» через контакты К4, К5 и К6, а также фаза «С» с контактами К7, К8, К9. Контакт К10 является нулевым, к нему подключаются обмотки напряжения, расположенные внутри счетчика.

Чаще всего применяется наиболее простая схема раздельного подключения вторичных токовых цепей. К фазному зажиму от входного автомата сети подается фазовый ток. Для удобства монтажа с этого же контакта выполняется подключение второй клеммы катушки напряжения фазы на счетчике.

Выход фазы является окончанием первичной обмотки трансформатора. Его подключение осуществляется к нагрузке распределительного щита. Начало вторичной обмотки трансформатора соединяется с первым контактом токовой обмотки фазы счетчика. Конец вторичной обмотки трансформатора соединяется с окончанием токовой обмотки прибора учета. Таким же образом подключаются остальные фазы.

В соответствии с правилами выполняется соединение и заземление вторичных обмоток в виде полной звезды. Однако это требование отражено не в каждом паспорте электросчетчиков, поэтому во время ввода в действие иногда приходится отключать заземляющий шлейф. Выполнение всех монтажных работ должно происходить в строгом соответствии с утвержденным проектом.

Существует и другая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, применяемая очень редко. В данной схеме используются совмещенные цепи тока и напряжения. Возникает большая погрешность в показаниях. Кроме того, при такой схеме невозможно своевременно выявить обмоточный пробой в трансформаторе.

Большое значение имеет правильный выбор трансформатора. Максимальная нагрузка требует величины тока во вторичной цепи не менее 40% от номинала, а минимальная нагрузка – 5%. Все фазы должны чередоваться в установленном порядке и проверяться специальным прибором – фазометром.

Установка счетчика с трансформаторами тока

Подключение трехфазного счетчика — ElectrikTop.ru

Для учета потребления электрической энергии на производственных площадках, а также так называемых общедомовых нужд, используются трехфазные электросчетчики. Их подключение и обслуживание производится по тем же правилам, которые существуют для однофазных приборов учета. Однако они работают с токами больших величин, поэтому существуют отличия в построении схемы подключения – она бывает прямой или через трансформаторы тока.

Общие принципы измерения количества электроэнергии

Электросчетчики определяют количество потребленной электрической мощности за единицу времени. За единицу измерения принят киловатт*час (кВт*ч). Чтобы получить необходимое значение, схему прибора строят из двух независимых цепей – тока и напряжения.

Устройство электромеханических (индукционных) счетчиков наиболее наглядно демонстрирует это. В них для каждой измеряемой фазы предусмотрено две катушки, расположенные в пространстве под углом в 900 друг к другу. Этот же принцип используется при формировании массива статорной обмотки однофазного электродвигателя.

Разница лишь в том, что по одной из них пропускается ток, а по другой – напряжение. Для этого первая включается последовательно измеряемой фазе, а другая – параллельно. Схема подключения однофазного счетчика электроэнергии приведена ниже.

В точке, где к фазной линии подключается катушка напряжения, в индукционных счетчиках расположен регулировочный винт, который пломбируется на заводе-изготовителе или представителями энергоснабжающих организаций. При его отсутствии или ослаблении в показания счетчика вкрадывается недопустимая погрешность.

В приборах с электронной схемой также существует две линии – тока и напряжения, но фазный сдвиг на 900 между ними формируется не пространственным расположением, а применением элементов электронной схемы – резисторов и конденсаторов. Так называемый винт напряжения отсутствует, соединение осуществляется пайкой, оно находится внутри корпуса, защищенного от вскрытия заводскими пломбами.

Отличие трехфазного от однофазного прибора учета лишь в количестве пар измерительных катушек, а также зажимов на клеммной колодке. При этом принцип подключения остается тем же: абстрагируясь от того, что ток переменный, направление движения электроэнергии считается односторонним – от поставщика к потребителю. Поэтому все клеммные зажимы приборов учета расположены слева направо. Так, чтобы их положение совпадало с порядком подключения проводов.

Почему существует два типа схем подключения

Измерительная пара является самым уязвимым местом в конструкции электрического счетчика. В меньшей степени это утверждение касается индукционных приборов, где катушки созданы из витков медного провода. И в большей – так называемых цифровых моделей, в которых подсчет протекающей электрической энергии осуществляется полупроводниковой микросхемой.

Если сравнивать технические характеристики разных моделей – как в пределах одного бренда, так и между ними, то бросается в глаза характерная деталь: везде номинальным током является значение 5 ампер. Однако это условие невозможно соблюсти, если суммарная мощность потребителей превышает 50 кВт. Поэтому существует два типа схем подключения трехфазных электросчетчиков.

  1. Прямая, использующаяся в сетях, токи нагрузки в которых не превышают 50 ампер.
  2. Через понижающие трансформаторы, которые уменьшают токи до значений, безопасных для прибора учета.

Что такое трансформаторы тока

Номинал напряжения в трехфазных сетях переменного тока всегда 380 вольт. Он не зависит от суммарной мощности потребления. Поэтому для защиты приборов учета в высоконагруженных сетях применяются трансформаторы тока.

Это электромеханические устройства, конструкция которых состоит из металлического сердечника и двух обмоток – первичной, с меньшим количеством витков медного провода, и вторичной, в которой число витков больше на фиксированное число раз. Это соотношение и определяет так называемый коэффициент трансформации – величину уменьшения выходного тока относительно входного.

Несмотря на принципиальное сходство, трансформаторы тока имеют существенные конструктивные отличия от трансформаторов напряжения. Во-первых, это всегда понижающее устройство. Во-вторых, первичная обмотка выполнена в виде металлической пластины – обычно плоской, толщиной не менее 3 мм и шириной от 2 до 5 сантиметров, поэтому попытка подключить входные клеммы между фазой и нейтралью вызовет короткое замыкание.

Замкнутый стальной магнитопровод имеет форму тора или квадрата, из-за чего корпус трансформатора тока бывает в форме бочонка или параллелепипеда. Выходные клеммы располагаются на одной из его боковых граней и имеют сечение в два-три раза меньшее, чем входные, находящиеся на торце.

На корпусе трансформаторов тока указывается соотношение максимального входного тока и его величина на выходе. Например, 100/5 или 150/5. В первом случае коэффициент трансформации равен двадцати, а во втором – тридцати. На это значение надо умножать показания электросчетчика, чтобы получить истинное значение количества потребленной электрической энергии.

На электрических схемах трансформаторы тока изображаются в виде короткой жирной линии и расположенного на или под ней мнемосимвола катушки индуктивности. Возле них пишут буквы ТТ. В отличие от трансформаторов напряжения, символ которых состоит из двух катушек и линии между ними, а также букв ТН.

Подключение трансформаторов тока

Схема подключения понижающего трансформатора тока представлена на рисунке ниже.

Он включается в разрыв измеряемой фазы – его первичная обмотка является ее конструктивным продолжением. Выходы вторичной обмотки замыкаются друг на друга через любой измерительный прибор. Например, амперметр.

Схема подключения трансформатора тока к счетчику представлена на рисунке ниже. В этом случае вторичная обмотка замкнута на токовую катушку счетчика электрической энергии.

Клеммная коробка трехфазного прибора учета, рассчитанного на подключение через трансформаторы тока, состоит из трех групп по три зажима в каждой и одной с двумя. При его подключении надо руководствоваться простым мнемоническим правилом, что движение происходит слева направо.

  • Клемма И1 вторичной катушки трансформатора тока подключается к зажиму 1.
  • От клеммы L1 – вход первичной обмотки трансформатора – тянется провод к зажиму 2.
  • Клемма И2 вторичной катушки трансформатора тока подключается к зажиму 3.

Остальные две фазы и трансформаторы тока коммутируются с прибором учета аналогичным образом к клеммам под номерами 4 – 9. К клеммам 10 и 11 присоединяется провод N (обратите внимание, что провод защитного сопротивления РЕ – это не одно и то же).

Допускается подключение провода от клеммы L1 к зажиму И1 трансформатора тока с целью экономии материала. Но в этом случае надо сделать перемычку между первым и вторым зажимом в группе на клеммной коробке счетчика электроэнергии.

При опечатывании счетчиков защищается от преднамеренного вскрытия не только их клеммная коробка, но и измерительные зажимы И1 И2, закрываемые колпачками на винте.

Нагрузка подключается к клеммам L2 трансформаторов. В результате получается, что через прибор учета пропущен лишь уменьшенный ток, что и отличает эту схему от прямого подключения, когда вся мощность пропускается через электросчетчик.

Влияние трансформаторов тока на точность измерений

Величина КПД современных трансформаторов тока не ниже 95 и не выше 98 процентов. Это близко к идеалу, но всё же может оказывать влияние на показания приборов, поскольку часть энергии рассеивается. Погрешность тем выше, чем больше суммарная мощность подключенных потребителей. Если она меньше 50 кВт, то не рекомендуется использование схемы подключения через трансформаторы тока.

Если вы используете схему подключения через трансформаторы тока, то при передаче показаний электросчетчика не забывайте умножать их на величину коэффициента трансформации.

 

Схемы подключения счетчиков электроэнергии. Видео

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня рассмотрим разные схемы подключения счетчиков. Так же рекомендуем не только изучить предоставленные электросхемы, но и просмотреть видео уроки, на которых описывается технология электромонтажа и остальные, немаловажные нюансы

Схемы подключения счетчиков, однофазные

Устройство электросчетчика представлено измерительной системой, состоящей из токовой обмотки и обмотки напряжения, а также винтовых зажимов (клемм) для подключения проводов.

Назначение контактных зажимов:

  • Зажим 1 — входной фазный провод
  • Зажим 2 — выходной фазный провод
  • Зажим 3 — входной нулевой провод
  • Зажим 4 — выходной нулевой провод

Винт напряжения предназначен для отключения обмотки напряжения при поверке электросчетчика. Рассмотрим функциональную схему подключения электросчетчика. Она не является какой-то конкретной схемой (например, квартирного щита), а служит исключительно для понимания логики включения счетчика в сеть. Поэтому здесь не приводятся номиналы выключателей и сечения проводников. По этому поводу читайте нашу статью «Электропроводка в квартире. Схема разводки электрики«.

Распределение электроэнергии начинается с вводного двухполюсного автомата, который выполняет функцию защиты счетчика и отходящих линий, а также в качестве устройства отключения счетчика при ремонте или замене. Однако в реальной жизни вводной автомат может быть установлен за счетчиком (по ходу электроэнергии). Делается это с целью ограничения доступа к счетчику. После автомата фазный (L) и нулевой (N) проводники подключаются к соответствующим входным зажимам счетчика — 1 и 3. Выход счетчика (нагрузка) — это зажимы 2 (L) и 4 (N). От этих зажимов проводники подключаются к противопожарному УЗО, после которого электроэнергия распределяется по однополюсным автоматическим выключателям, а нулевой рабочий проводник заводится на общую нулевую шину.

Это самое общее описание, которое не затрагивает другие технические детали — например, параметры отходящих линий, выбор номиналов вводного автомата и УЗО.

Схемы подключения счетчиков, трехфазные

Как уже упоминалось, трехфазные счетчики используются в электроустановках, спроектированных для работы на трехфазном токе. Еще одно место установки таких счетчиков — ВРУ жилого дома (или учреждения) — там используется однофазный ток, но на вводе имеются три фазы. Поскольку трехфазные счетчики имеют несколько разновидностей, то и схем подключения несколько.

Виды трехфазных счетчиков:

  • Счетчики прямого (непосредственного) включения
  • Счетчики полукосвенного включения
  • Счетчики косвенного включения

Разберем схему подключения счетчика прямого включения и пару схем для счетчиков полукосвенного включения. Подключение счетчиков косвенного включения рассматриваться не будет, поскольку такие приборы используются на высоковольтных присоединениях с применением высоковольтных трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения (ТН).

Прямое включение счетчика

Самое простое подключение, напоминающее схему включения однофазного счетчика. Различие только в большем количестве контактных зажимов у трехфазного прибора.

Назначение контактных зажимов:

  • Зажим 1 — входной провод фазы А
  • Зажим 2 — выходной провод фазы А
  • Зажим 3 — входной провод фазы В
  • Зажим 4 — выходной провод фазы В
  • Зажим 5 — входной провод фазы С
  • Зажим 6 — выходной провод фазы С
  • Зажим 7 — входной нулевой провод
  • Зажим 8 — выходной нулевой провод

Максимальный ток выпускаемых счетчиков прямого включения — 100А. Это значит, что использовать такой счетчик мы сможем только в электроустановке, потребляющей мощность до 60 кВт. При такой мощности значение протекающего тока через счетчик будет близко к предельному и составит порядка 92 А.

Полукосвенное включение счетчика

Поскольку максимальный ток счетчиков прямого включения ограничен значением 100А, применить их в электроустановках с большой потребляемой мощностью не получится. В таком случае подключение счетчиков производится не напрямую, а через трансформаторы тока (ТТ). Счетчики полукосвенного включения подсоединяются к сети по нескольким схемам.

Десятипроводная схема — эта схема имеет раздельные цепи тока и напряжения, что является плюсом с точки зрения электробезопасности. Минусом условно можно назвать большое количество проводов, требующихся для подключения счетчика.

Назначение контактных зажимов:

  • Зажим 1 — входной провод фазы А
  • Зажим 2 — входной провод измерительной обмотки фазы А
  • Зажим 3 — выходной провод фазы А
  • Зажим 4 — входной провод фазы В
  • Зажим 5 — входной провод измерительной обмотки фазы В
  • Зажим 6 — выходной провод фазы В
  • Зажим 7 — входной провод фазы С
  • Зажим 8 — входной провод измерительной обмотки фазы С
  • Зажим 9 — выходной провод фазы С
  • Зажим 10 — входной нулевой провод
  • Зажим 11 — нулевой провод

Назначение контактов трансформатора тока:

  1. Л1 — вход фазной (силовой) линии
  2. Л2 — выход фазной линии (нагрузка)
  3. И1 — вход измерительной обмотки
  4. И2 — выход измерительной обмотки.

Трансформаторы тока включаются силовыми контактами Л1 и Л2 в разрыв (последовательно) каждого фазного провода.

 

Включение трансформаторов тока в звезду — данная схема требует меньшего количества проводов для подключения. Включение звездой достигается соединением вывода И2 всех обмоток трансформаторов тока в общую точку и подсоединением к зажиму 11 счетчика. Зажимы 3, 6, 9 и 10 соединяются между собой и подключаются к нулевому проводу.

Подключение через испытательную клеммную коробку

Для счетчиков трансформаторного включения существует требование ПУЭ (Глава «Учет электроэнергии») — их подключение должно осуществляться через испытательную коробку (блок).

Наличие испытательной колодки (блока) позволяет выполнять закорачивание вторичных обмоток трансформаторов тока, подключать образцовый (эталонный) счетчик, не снимая нагрузки, а также производить замену счетчика путем отключения всех его цепей в испытательном блоке. Схема подключения — десятипроводная, с той лишь разницей, что здесь между счетчиком и трансформаторами тока устанавливается испытательный блок.

На этом небольшой обзор схем подключения электросчетчиков можно считать завершенным. Не рассмотренной осталась еще одна схема полукосвенного включения — семипроводная или схема с совмещенными цепями тока и напряжения.

Такая схема считается устаревшей, но до сих пока не исчезнувшей «с лица земли». Её существенный минус — наличие гальванической связи между первичными и вторичными цепями, что делает такую схему источником опасности для обслуживающего персонала. Совмещение токовых цепей и цепей напряжения осуществляется путем установки перемычек на счетчике (зажимы 1-2, 4-5 и 7-8) и на трансформаторах тока (Л1-И1).

Предложенные в статье схемы подключения счетчиков являются типовыми. В случае если возникает необходимость, схему счетчика всегда можно посмотреть в паспорте. Надеемся, что информация была для Вас интересной и полезной!

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Схемы подключения счетчиков через трансформаторы тока

Схемы подключения счетчиков через трансформаторы тока

Все мы знакомы с прямым подключением учетных устройств. Ведь все однофазные и многие трехфазные счетчики в частном секторе тоже подключены. Но если потребление электроэнергии превышает цифру в 100 ампер, то прямое включение не подходит. В таких случаях устройство учета подключается через трансформаторы тока.

В этом материале я покажу наиболее распространенные схемы подключения счетчиков электроэнергии через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Схема подключения трехфазного электрического счетчика через три ТТ (трансформатор тока) и три ТН (трансформатор напряжения).

Под обозначением

Схема подключения трехфазного счетчика через три ТТ

На этой схеме также показана пунктирная линия, которой может не быть.

Схема подключения счетчика с использованием двух трансформаторов тока

Схема крепления счетчика через пару трансформаторов тока и три трансформатора напряжения

Схема доступа к устройству учета через два ТТ и два ТН

Выше были показаны наиболее распространенные схемы добавления устройств учета. Но также хочу напомнить, что подавляющее количество приборов учета (непосредственно на крышке или в паспорте) имеет схему подключения.

Также важно учитывать, что токовые цепи монтируются медными проводами сечением не менее 2,5 кв., а цепи напряжения допустимо выполнять сечением проводов 1,5 кв. Более того, использование алюминия строго запрещено.

Если статья оказалась для вас полезной, ставьте палец вверх.

Спасибо за внимание!

Четыре специальных соединения трансформаторов тока в приложениях релейной защиты

Измерительные и защитные трансформаторы тока

Как вы уже знаете, трансформаторы тока используются для целей измерения и релейной защиты.Когда мы говорим о трансформаторах тока, используемых для учета, интерес представляет их производительность при нормальных условиях нагрузки. Измерительные трансформаторы могут иметь очень значительные погрешности в условиях неисправности, когда токи могут в несколько раз превышать их нормальное значение в течение очень короткого времени.

Четыре специальных соединения трансформаторов тока в приложениях релейной защиты (фото предоставлено: merko.ee)

Поскольку при неисправностях функции измерения не требуются, это не имеет значения.

Трансформаторы тока, используемые для релейной защиты, спроектированы так, чтобы иметь небольшие погрешности в аварийных условиях, в то время как их работа в нормальном установившемся режиме, когда реле не требуется для работы, может быть не такой точной.Несмотря на эту разницу, все характеристики ТТ (измеряющие или релейные) можно рассчитать с помощью одной и той же эквивалентной схемы.

Различные значения параметров эквивалентной схемы обуславливают разницу в характеристиках различных типов трансформаторов тока. Обратите внимание, что производительность трансформаторов тока, когда они несут ток нагрузки, не имеет значения, если речь идет о релейной нагрузке.

Важно подчеркнуть, что работа защитного реле зависит от точности трансформаторов тока не только при токах нагрузки , но и при всех уровнях тока короткого замыкания.

Точность можно визуализировать по тому, насколько вторичная форма волны похожа на первичную форму волны. Форма волны и разность фаз являются компонентами классификации точности.

Точность ТТ при больших сверхтоках зависит от сечения стального сердечника и числа витков вторичной обмотки. Чем больше поперечное сечение железного сердечника, тем больший поток может развиться до насыщения. Насыщение приводит к быстрому снижению точности преобразования.

Чем больше число витков вторичной обмотки, тем меньший поток требуется, чтобы пропустить вторичный ток через реле. Этот фактор влияет на нагрузку, которую ТТ может нести без потери точности.

Давайте посмотрим четыре нестандартных соединения CTS, используемые в охране применения:

  1. Вспомогательные трансформаторы тока
  2. WYE и DELTA Connections
  3. NOL-последовательность Текущие ток Shunts
  4. Суммаризация потока CT

1.Вспомогательные трансформаторы тока

Вспомогательные трансформаторы тока используются во многих устройствах релейной защиты для обеспечения гальванической развязки между главной вторичной обмоткой ТТ и некоторыми другими цепями. Они также используются для корректировки общего коэффициента трансформации тока.

Соотношения ТТ были стандартизированы, и когда требуется другое, чем стандартное отношение , вспомогательный ТТ обеспечивает удобный метод достижения желаемого отношения . Однако вспомогательный ТТ вносит свой вклад в общие ошибки преобразования.

В частности, следует принимать во внимание возможность насыщения самого вспомогательного трансформатора тока. Также доступны вспомогательные трансформаторы тока с несколькими ответвлениями, обеспечивающие переменное соотношение витков. Нагрузка, подключенная к вторичной обмотке вспомогательного ТТ, отражается во вторичной обмотке основного ТТ в соответствии с обычными правилами преобразования:

Если отношение вспомогательного ТТ составляет l : n , а его нагрузка составляет Z l , отражается в главном ТТ вторичном как Z 1 /n 2 .

Рисунок 1 – Соединения вспомогательного трансформатора тока
Пример

Рассмотрим соединение трансформатора тока, показанное на рисунке 1. ТТ1 имеет соотношение витков 1200 : 5 , а ТТ2 имеет соотношение витков 1000 : 5 . Желательно, чтобы, когда первичный ток протекает по двум линиям, как показано, ток нагрузки был равен нулю. Предположим, что первичный ток равен 600 А .

Ток вторичной обмотки ТТ1 равен 2,5 А , а ток вторичной обмотки ТТ2 равен 3 А .При включении вспомогательного ТТ с соотношением витков 3 : 2,5 или 1,2:1 во вторичную цепь ТТ1 ток во вторичной обмотке вспомогательного ТТ становится равным 3 А .

При указанной полярности ток нагрузки равен нулю.

Нагрузка на ТТ 2 равна Z b , а на ТТ 1 равна Z b × (1,2) 2 9010 9019 Z = 1,44 Нагрузка на вспомогательный ТТ, конечно, Z b .

Соединения ТТ, подобные этим, используются в различных схемах защиты и используют тот факт, что при условии отсутствия насыщения вспомогательного ТТ, когда первичный ток непрерывно протекает через две первичные обмотки, ток нагрузки остается нулевым, в то время как если часть первичного тока перенаправляется на замыкание между двумя трансформаторами тока, ток нагрузки пропорционален току замыкания.

Вернуться к оглавлению ↑


2. Соединения по схеме «звезда» и «треугольник»

В трехфазных цепях часто необходимо соединить вторичные обмотки ТТ по схеме «звезда» или «треугольник», чтобы получить определенные фазовые сдвиги и изменения амплитуды между ТТ. вторичные токи и те, которые требуются реле, подключенным к ТТ.

Рисунок 2 – ТТ, соединенные звездой и треугольником

Рассмотрим соединения ТТ, показанные на рисунке 2. Соединение звездой, показанное на рисунке 2(a), создает токи, пропорциональные фазным токам в фазных нагрузках Z f , и ток пропорциональна 3I 0 в нейтральной нагрузке Z n . Это соединение не вносит фазовых сдвигов.

Соединение треугольником, показанное на рис. 2(b), производит токи, пропорциональные I’ c − I’ a ) в трех тяготах Z f .

Если первичные токи сбалансированы, (I’ a − I’ b ) = √3|I’ a | exp(jπ/6) , а между первичными токами и токами, подаваемыми на нагрузки Z f , вводится фазовый сдвиг на 30° .

Путем изменения направления треугольной обмотки на противоположное можно получить фазовый сдвиг −30° . Коэффициент √3 также вносит изменение величины, которое необходимо учитывать. Мы обсудим использование этих соединений по мере изучения различных приложений ретрансляции.


Delta Connected CTS (видео # 1)

Delta Connected CTS (видео # 2)

WYE подключены CTS (видео)

GO вернуться к оглавлению ↑


3. Токовые шунты нулевой последовательности

Вспомним схему соединения звездой вторичной обмотки ТТ, показанную на рис. 2(a). Каждая из фазных нагрузок Z f несет фазные токи, которые включают положительную, отрицательную и нулевой составляющие.

Иногда требуется, чтобы ток нулевой последовательности был исключен из этих нагрузок . Это достигается подключением вспомогательных трансформаторов тока, которые обеспечивают альтернативный путь для тока нулевой последовательности. Это показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – Токовый шунт нулевой последовательности

Нейтраль главных вторичных трансформаторов тока не подключена к нейтрали нагрузки. Вместо этого у набора вспомогательных трансформаторов тока первичные обмотки соединены звездой, а вторичные обмотки — треугольником.

Нейтраль вспомогательных ТТ соединена с нейтралью главных вторичных через нагрузку нейтрали Z n .Вторичные обмотки вспомогательных ТТ обеспечивают циркуляцию тока нулевой последовательности, и он больше не протекает в нагрузках импеданса фазы Z f .

Трансформатор тока нулевой последовательности. а не путем соединения вторичных проводов трех трансформаторов тока, как показано на рис. 2(а). Если три фазных провода проходят через окно тороидального ТТ, как показано на рисунке 4(а), вторичный ток пропорционален (I a + I b + I c ) = 3I 0 .

Так как эта схема эффективно суммирует поток, создаваемый тремя фазными токами, вторичная обмотка ТТ содержит истинный ток нулевой последовательности .

При соединении трех трансформаторов тока, как показано на рис. 2(a), любые несоответствия между тремя трансформаторами тока приведут к ошибке измерения тока нулевой последовательности.

В настоящей заявке этого полностью избегают.

Рисунок 4 – ТТ с суммированием потоков: (а) без и (б) с током в оболочке кабеля

Однако следует признать, что такое применение ТТ возможно только в низковольтных цепях, где три фазных проводника могут проходить через активную зону ГНКТ в непосредственной близости друг от друга.

Если три фазных провода заключены в металлическую оболочку, и по оболочке может проходить часть (или весь) ток нулевой последовательности, это должно быть компенсировано путем продевания провода заземления оболочки через сердечник ТТ , как показано на рисунке 4(б).

Ампер-витки, создаваемые током оболочки, теперь компенсируются ампер-витками, создаваемыми обратным проводником, а чистый поток, связывающий сердечник, создается суммой трех фазных токов. Эта сумма равна 3I 0 , нагрузка снова питается током нулевой последовательности.

Вернуться к оглавлению ↑

Источники:

  1. Power System Relay by Stanley H. Horowitz and Arun G. Phadke
  2. Lovato Electric

    3 | Энергетика и автоматизация

    Выберите страну Выберите страну…Глобальный сайт—————-КанадаКитайХорватияЧехияГерманияФранцияИталияПольшаРумынияРоссийская ФедерацияИспанияШвейцарияТурцияОбъединенные Арабские ЭмиратыСоединенное КоролевствоСоединенные Штаты————— -AfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua И BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia И HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика TheCook IslandsCosta RicaCote D’ivoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland острова (Мальвинские) Фарерских IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-bissauGuyanaHaitiHeard остров и МакДональда IslandsHoly See (Vatican City State) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика OfIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика OfKorea, Республика OfKosovoKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Арабская JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedonia, бывшая югославская Республика OfMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты OfMoldova, Республика OfMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew КаледонияНовая ЗеландияНикарагуаНигерНигерияНиуэ Остров НорфолкСеверные Марианские островаНорвегияОманПакистанПалауПалестинская территория, оккупированнаяПанамаP APUA Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Киттс И NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Фолиант И PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика OfThailandTogoTokelauTongaTrinidad И TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks И Кайкос островаТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВенесуэлаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, U.с.Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

    LOVATO Electric S.p.A. Via Don E. Mazza, 12 — 24020 Gorle (BG) ИТАЛИЯ Cap. соц. Верс. Евро 3.200.000 Код. Фиск. е Часть. ИВА н. 01921300164 Идент. НЕТ. IT 01921300164

    Трансформатор тока: узнайте о назначении, стоимости и сроках поставки

    Высокоточный трансформатор тока обмотки C800, обычно используемый для коммерческого учета.
    Назначение трансформатора тока

    Реле необходимо знать величину тока – либо для измерения, либо для реализации схем защиты.Трансформатор тока (ТТ) выполняет эту роль, понижая сотни, а иногда и тысячи ампер до (обычно) 5 А, которые затем подаются на реле.

    Типичное место установки трансформатора тока — на вводе выключателя или вводе трансформатора. Это кольцевые трансформаторы тока, которые используют магнитное поле, создаваемое током (протекающим через проходной изолятор), для индукции тока в его обмотке.

    Трансформатор тока на автоматическом выключателе. Изображение предоставлено: FirstEnergy – Огайо Эдисон – станция Лиссабон.

    При сверхвысоком напряжении автоматические выключатели выполнены в виде баковых выключателей. Из-за веса и размера ТТ их нельзя установить непосредственно на корпус прерывателя. Используются внешние автономные трансформаторы тока.

    Внешние трансформаторы тока рядом с выключателем бака под напряжением

    Для коммунальных служб важно знать, сколько энергии импортируется или экспортируется на границе обслуживания. ТТ вместе с ТП устанавливается прямо там, где линия электропередачи входит в подстанцию, что является разграничительной точкой владения.

    Трансформатор тока рядом с тупиком, где линия электропередачи входит в подстанцию. Изображение предоставлено: Western Area Power — Подстанция на испытательном пути.

    На изображении ниже показан трансформатор тока, установленный на шине среднего напряжения.

    Внешний трансформатор тока, используемый рядом с выключателем

    До сих пор вы видели автономные и кольцевые трансформаторы тока. Взгляните на стержневой ТТ и пояс Роговского.

    С точки зрения защиты и управления трансформаторы тока устанавливают зону защиты в энергосистеме.Ниже показан отрывок из одной из электронных книг PEguru. На нем показано, как стратегически выбираются ТТ на выключателе и трансформаторе для реализации защиты линии, защиты трансформатора и защиты выключателя. Реле oneline для подстанции кольцевой шины.

    Стоимость текущего трансформатора
    • 138 кВ намотанный автономный CT: ~ $ 15 000 / этап
    • 345KV 3000: 5A MR C800 Точность CT: ~ $ 30 000 / Этап
    Время выполнения добычи тока Трансформатор

    . Очень высокое напряжение автономное устройство: ~1 год

    Информация о стоимости и сроках поставки предназначена только для общего ознакомления.Свяжитесь с поставщиком и сообщите технические характеристики вашего оборудования для получения фактических цифр.

    Узнать подробности о другом основном оборудовании
    ИЛИ
    Пройти викторину

    Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

    В Индии «потери при передаче» из-за незаконных подключений или несанкционированного доступа потребляют до 42% от общего объема производства электроэнергии. (Источник: BBC)

    Воровство электричества началось вскоре после того, как Томас Эдисон основал компанию Edison Electric Light Company в Нью-Йорке в 1878 году.Например, в 1886 году газета Daily Yellowstone Journal сообщила, что «множество беспринципных лиц воспользовались возможностью украсть электричество» у Эдисона, подключившись к проводам перед электросчетчиком. В ответ суперинтендант электрической компании подключил к системе дополнительные электрические динамо-машины, пытаясь сжечь незаконные катушки и двигатели.

    Проблема сохраняется по сей день. Согласно недавнему исследованию, глобальные убытки от хищения электроэнергии в 2015 году составили 89 долларов США.3 миллиарда. Лидирует Индия (16,2 млрд долларов убытков), за ней следуют Бразилия (10,5 млрд долларов) и Россия (5,1 млрд долларов).

    Однако с внедрением Smart Grid и интеллектуальных счетчиков коммунальные предприятия внедряют новые технологии для обнаружения подделки счетчиков и сокращения хищений электроэнергии.

    Общие методы взлома

    У воров электричества есть множество способов заниматься своим ремеслом. Самый простой подход — подключиться к линиям электропередач перед электросчетчиком; воры также могут вообще обойти счетчик.Более сложные схемы направлены на уменьшение объема зарегистрированного потребления путем изменения соединений со счетчиком или вмешательства в работу самого счетчика.

    Модификации внешней проводки включают замену фазного и нейтрального проводов; полное отключение нулевого провода; обеспечение обратного пути через землю, а не через нейтраль; и отсоединение одного из фазных проводов от счетчика.

    Когда дело доходит до вмешательства во внутреннюю работу измерителя, сильный магнит — лучший друг честолюбивого злодея.Электросчетчики используют магнитные устройства в цепях измерения напряжения и тока и чувствительны к внешним магнитным полям. Помещенный рядом со счетчиком, мощный магнит может насытить магнитопроводы датчика и внести большие погрешности в измерения или даже полностью вывести счетчик из строя, влияя на его питающий трансформатор.

     

    Умный счетчик спешит на помощь  

    За последнее десятилетие электрические компании заменяли традиционные электромеханические счетчики электронными «умными счетчиками», или электронными счетчиками, которые точно регистрируют потребление электроэнергии и передают данные коммунальным предприятиям.Интеллектуальный измеритель обычно включает в себя систему сбора данных на основе микроконтроллера (MCU) для измерения напряжения и тока, часы реального времени для временной отметки информации, двунаправленную проводную или беспроводную систему связи, отчеты о неисправностях и возможности диагностики и, конечно же, , различные методы выявления хищений электроэнергии и несанкционированного доступа к счетчикам.

    На рис. 1 показан типичный подход к измерению тока и напряжения с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП), взаимодействующих с микроконтроллером.Схема должна поддерживать энергопотребление на минимальном уровне, поэтому микроконтроллер обычно проводит большую часть времени в режиме пониженного энергопотребления или в спящем режиме и просыпается только для выполнения измерения, отправки или получения данных или ответа на предупреждение.


    1. Однофазный е-метр использует датчик тока и шунтирующий резистор для одновременного измерения напряжения и тока. Для многофазного приложения соединения одинаковы для каждой фазы. (Источник: Texas Instruments)

     

    Меры защиты от несанкционированного доступа

    Интеллектуальный счетчик использует несколько методов для обнаружения и предотвращения несанкционированного доступа.Разумеется, корпус счетчика должен быть опломбирован для предотвращения легкого доступа, без отверстий для вставки посторонних предметов. Однако в случае несанкционированного доступа к корпусу можно добавить кнопку, которая предупреждает микроконтроллер всякий раз, когда корпус открывается.

    Для борьбы с воровством электроэнергии, специально пропускающим ток на активных каналах, е-метр измеряет ток на нейтральном канале и сравнивает его с текущим током.

    Для однофазного счетчика в идеальных условиях два тока должны быть равны.Если наблюдается значительное несоответствие, это может указывать на то, что произошло событие несанкционированного доступа.

    Для трехфазного счетчика ток нейтрали в идеале должен быть равен нулю, если нагрузки сбалансированы для всех фаз. Большой ток на нейтральном канале также может свидетельствовать о саботаже.

    Защита датчиков от магнитного воздействия

    Одной из возможных точек атаки является трансформатор тока счетчика (ТТ).

    ТТ является популярным способом измерения потребляемого тока.Как показано на рис. 2a , переменный ток в первичной обмотке создает магнитное поле B в сердечнике ТТ, которое затем индуцирует переменный ток во вторичной обмотке. Если первичная обмотка представляет собой провод, по которому течет ток I, ток вторичной обмотки равен I, деленному на N, число витков вторичной обмотки. Выход трансформатора тока изолирован от потенциально опасных для жизни напряжений и токов в первичном проводе.


    2. Трансформатор тока (ТТ) генерирует переменный ток во вторичной обмотке, пропорциональный току в первичной обмотке (т.е., измеряемая фаза) (а). Также показана трехфазная система ТТ в промышленной установке (б). (Источник: Википедия)

     

    Приложение сильного внешнего магнитного поля может привести к насыщению сердечника ТТ, внося ошибки или выводя его из строя.

    Существует несколько способов борьбы с магнитными атаками, направленными на трансформаторы тока. Если трансформаторы тока находятся внутри расходомера, их можно сориентировать так, чтобы было трудно разместить магнит в непосредственной близости.В противном случае места можно экранировать, чтобы уменьшить влияние магнитного поля.

    Другой альтернативой является замена трансформаторов тока поясами Роговского. Это устройство состоит из спиральной катушки провода с выводом от одного конца, возвращающимся через центр катушки к другому концу, так что обе клеммы находятся на одном конце катушки. Затем катушка наматывается на токоведущий провод. Измерение по-прежнему изолировано, но поскольку нет металлического сердечника, пояс Роговского в значительной степени невосприимчив к магнитным воздействиям.

    Другой возможностью является измерение индуцированного током напряжения на шунтирующем резисторе. Он может дать точный результат, но поскольку это метод прямого измерения, сигнал должен быть изолирован от остальной схемы. AMC1304 — изолированный прецизионный дельта-сигма модулятор, который подходит для этой цели — он может достигать 16-битного разрешения и динамического диапазона 81 дБ (13,2 ENOB) при скорости передачи данных 78 тыс. отсчетов/с.

    Еще один вариант — разместить датчик рядом с уязвимым компонентом для обнаружения наличия внешнего магнитного поля.Например, DRV5033 представляет собой стабилизированный прерывателем датчик Холла, который указывает на наличие магнитного поля. Когда приложенная плотность магнитного потока превышает определенный порог, независимо от полярности, выход с открытым стоком становится низким, чтобы предупредить микроконтроллер. Три DRV5033 могут быть соединены вместе для защиты на 360°.

    Защита блока питания

    Силовой трансформатор является ключевым элементом как в изолированной, так и в неизолированной коммутационной топологии и подвержен тому же магнитному разрушению, что и трансформатор тока.В блоке питания успешная атака может полностью вывести из строя е-метр, если не будут приняты превентивные меры.

    Если е-метр экономно использует энергию, одним из вариантов источника питания является реализация топологии с раскрывающейся крышкой, которая не требует трансформатора. Блок питания с каплевидной крышкой использует емкостное реактивное сопротивление конденсатора для снижения сетевого напряжения до более низкого уровня.


    3. Блок питания е-метра с крышкой на 3,3 В представляет собой простую конструкцию для слаботочных приложений е-метра.(Источник: Texas Instruments) (Щелкните изображение, чтобы увеличить)

     

    На рис. 3 показана схема блока питания с крышкой, подходящего для трехфазного е-метра. В конструкции используется TPS54060, понижающий стабилизатор 60 В/0,5 А со встроенным полевым МОП-транзистором верхнего плеча. Это позволяет всем трем фазам вносить свой вклад в токовый привод, давая примерно в три раза больший привод по сравнению с однофазным решением.

    Входная цепь для каждой фазы состоит из трех компонентов: входного конденсатора (C39 для фазы 1), который снижает линейное напряжение до значения, основанного на емкостном реактивном сопротивлении; добавочный резистор (R92), ограничивающий ток; и диод Зенера (D21), который ограничивает входное напряжение при положительном цикле переменного тока и разряжает C39 при отрицательном цикле переменного тока.Значения C39 и R92 выбираются исходя из требуемого выходного тока источника питания.

    Выходы трех фаз выпрямляются для зарядки конденсатора C102 и формирования постоянного напряжения питания преобразователя постоянного тока. Если требуется более мощный выходной привод, можно добавить выходной буфер NPN.

    Топология с емкостным отводом дешевле трансформаторной конструкции и занимает меньше места. Однако у него есть два ограничения, которые следует учитывать.

    Во-первых, поскольку конденсатор должен выдерживать полное переменное линейное напряжение на нем, а выдаваемый ток пропорционален значению емкости, он должен иметь как высокое номинальное напряжение, так и высокое значение емкости.Это дорогостоящая комбинация, поэтому эта топология, как правило, ограничивается приложениями с низким энергопотреблением.

    Во-вторых, из-за отсутствия трансформатора это неизолированная топология. Следовательно, цепь должна быть герметизирована и изолирована, чтобы избежать прямого (гальванического) контакта с пользователями.

    Для более высоких токов топология на основе трансформатора может быть неизбежной, но должны быть приняты соответствующие меры предосторожности — экранирование, расположение и т. д. Для защиты от успешной атаки, выводящей счетчик из строя, должен быть резервный источник питания, такой как батарея, чтобы поддерживать работу достаточно долго, чтобы зарегистрировать атаку и предупредить коммунальное предприятие.

    Эталонный дизайн с защитой от несанкционированного доступа

    На рис. 4 показана блок-схема эталонного проекта, включающего многие функции защиты от несанкционированного доступа, рассмотренные ранее. Конструкция дает разработчику выбор между источником питания на емкостной основе TPS54060 или источником питания с использованием трансформатора и обратноходового импульсного стабилизатора UCC28910.

    Для источника питания на основе трансформатора датчики Холла располагаются рядом с трансформатором для обнаружения попыток магнитного вмешательства.В случае потери основного питания из-за магнитного вмешательства система может переключиться на резервный источник питания для сохранения работоспособности.

    Если резервным источником питания является батарея, важно уменьшить потребление тока датчиками Холла, чтобы продлить срок службы батареи. Это снижение потребляемого тока достигается за счет включения питания каждого датчика Холла в рабочем цикле.


    4. Блок-схема конструкции электронного счетчика с защитой от несанкционированного доступа включает два различных варианта источника питания; Датчики Холла обнаруживают попытки магнитного вмешательства.(Источник: Texas Instruments)

     

    В проекте используется микроконтроллер MSP430F67791A. Он включает в себя ряд режимов с низким энергопотреблением, несколько высокоточных сигма-дельта (ΣΔ) АЦП и контакты захвата ввода для регистрации времени события, такого как несанкционированное открытие корпуса, даже при отключении основного питания от электросети. -метр недоступен.

    Программное обеспечение эталонного проекта имеет возможность расчета использования на основе большого предопределенного значения тока вместо измеренного значения при обнаружении сильного магнитного поля.

    Продолжающаяся игра

    Несмотря на то, что проблема воровства электроэнергии наиболее остро стоит в Индии и Бразилии, не думайте, что она ограничивается развивающимися странами. В Канаде, например, BC Hydro оценила потери в 2013 году примерно в 3% производства, или 850 ГВтч. Этой энергии достаточно для снабжения 77 000 домов стоимостью 100 миллионов долларов.

    Главный виновник? Производители марихуаны. Стремясь избежать обнаружения как коммунальными службами, так и правоохранительными органами, они прибегают к изощренным схемам, включая прямое подключение к линиям 12 или 25 кВ, установку трансформаторов, выдолбление опор линий электропередач и прокладку подземных линий непосредственно к месту их работы. .

    С помощью методов, описанных выше, интеллектуальные счетчики могут значительно помочь в борьбе с фальсификацией счетчиков. Однако игра в кошки-мышки продолжается.

    Электрические датчики: трансформаторы напряжения (ПТ) и трансформаторы тока (ТТ) | Системы измерения и контроля электроэнергии

    Двумя «переменными процесса», на которые мы больше всего полагаемся в области электрических измерений и управления, являются напряжение и ток . Из этих первичных переменных мы можем определить импеданс, реактивное сопротивление, сопротивление, а также обратные величины этих величин (адмиттанс, электрическую проводимость и проводимость).

    Другие датчики, более распространенные для общих технологических измерений, таких как температура, давление, уровень и расход, также используются в системах электроснабжения, но их описание в других главах этой книги достаточно, чтобы избежать повторения в этой главе.

    Двумя распространенными типами электрических датчиков, используемых в электроэнергетике, являются трансформаторы напряжения (ПТ) и трансформаторы тока (ТТ). Это прецизионные электромагнитные трансформаторы, используемые для понижения высоких напряжений и больших токов до более приемлемых уровней для использования приборами, установленными на панели, для приема, отображения и/или обработки.

    Трансформаторы напряжения

    Электроэнергетические системы обычно работают при опасно высоком напряжении. Было бы непрактично и небезопасно подключать приборы, установленные на панели, непосредственно к проводникам энергосистемы, если напряжение этой энергосистемы превышает несколько сотен вольт. По этой причине мы должны использовать специальный тип понижающего трансформатора, называемый трансформатором напряжения , чтобы уменьшить и изолировать высокое линейное напряжение энергосистемы до уровней, безопасных для ввода приборов, установленных на панели.

    Здесь показана простая диаграмма, показывающая, как высокое фазное и линейное напряжение трехфазной энергосистемы переменного тока может быть измерено низковольтными вольтметрами с помощью понижающих трансформаторов напряжения:

    Трансформаторы напряжения в электроэнергетике обычно называют блоками «PT». Следует отметить, что термин «трансформатор напряжения» и связанная с ним аббревиатура ТН становятся популярными в качестве замены терминов «трансформатор напряжения» и ПТ.

    При управлении вольтметром, который по существу представляет собой разомкнутую цепь (очень высокое сопротивление), ПТ ведет себя как источник напряжения для принимающего прибора, отправляя на этот прибор сигнал напряжения, пропорционально представляющий напряжение энергосистемы.

    На следующей фотографии показан трансформатор напряжения, измеряющий фазное напряжение в трехфазной системе распределения электроэнергии. Нормальное фазное напряжение в этой системе составляет 7,2 кВ (трехфазное линейное напряжение 12,5 кВ), а нормальное вторичное напряжение PT составляет 120 вольт, что требует соотношения 60:1 (как показано на стороне трансформатора):

    Любое выходное напряжение этого PT будет \(1 \более 60\) фактического фазного напряжения, что позволяет приборам, установленным на панели, считывать точно масштабированную пропорцию 7.2 кВ (типовое) фазное напряжение безопасно и эффективно. Например, установленный на панели вольтметр будет иметь шкалу, регистрирующую 7200 вольт, тогда как фактическое напряжение на его входных клеммах составляет всего 120 вольт. Это аналогично индикаторному измерителю 4-20 мА со шкалой, обозначенной в единицах «PSI» или «градусы Цельсия», потому что аналоговый сигнал 4-20 мА просто представляет некоторую другую физическую переменную, воспринимаемую преобразователем процесса. Здесь физическая переменная, воспринимаемая трансформатором напряжения, по-прежнему является напряжением, только в соотношении 60:1 больше, чем то, которое получает прибор, установленный на панели.Подобно стандарту аналогового сигнала постоянного тока 4–20 мА, столь распространенному в обрабатывающей промышленности, 115 или 120 вольт — это стандартное выходное напряжение трансформатора напряжения, используемое в электротехнической промышленности для представления нормального напряжения энергосистемы.

    На следующей фотографии показан набор из трех трансмиттеров, используемых для измерения напряжения на шине подстанции 13,8 кВ. Обратите внимание, что каждый из этих трансмиттеров оснащен двумя высоковольтными изолированными клеммами для облегчения измерения междуфазного (линейного напряжения), а также между фазой и землей:

    Здесь представлена ​​еще одна фотография трансформаторов напряжения, на которой показаны три больших трансформатора напряжения, используемые для точного изменения фазных напряжений для каждой фазы системы 230 кВ (линейное напряжение 230 кВ, фазное напряжение 133 кВ) вплоть до 120 вольт. для щитовых приборов для контроля:

    Свободно висящий провод соединяет одну сторону первичной обмотки каждого СТ с соответствующим фазным проводом шины 230 кВ.Другая клемма первичной обмотки каждого PT подключается к общей нейтральной точке, образуя массив трансформаторов PT, соединенный звездой. Вторичные клеммы этих PT подключаются к двухпроводным экранированным кабелям, передающим сигналы 120 В обратно в диспетчерскую, где они заканчиваются на различных приборах. Эти экранированные кабели проходят через подземный кабелепровод для защиты от погодных условий.

    Как и в случае с предыдущим ПТ, стандартное выходное напряжение этих больших ПТ составляет 120 вольт, что соответствует коэффициенту трансформации трансформатора примерно 1100:1.Это стандартизированное выходное напряжение 120 вольт позволяет использовать ПТ любого производителя с приемными приборами любого производства, точно так же, как стандарт 4-20 мА для аналоговых промышленных приборов обеспечивает «функциональную совместимость» между марками и моделями разных производителей.

    Измерительный трансформатор особой формы, используемый в системах очень высокого напряжения, представляет собой трансформатор напряжения с емкостной связью или CCVT. В этих сенсорных устройствах используется набор последовательно соединенных конденсаторов, которые делят напряжение линии электропередачи на меньшую величину, прежде чем оно будет еще больше понижено электромагнитным трансформатором.Здесь приведена упрощенная схема CCVT вместе с фотографией трех CCVT, расположенных на подстанции:

    Трансформаторы тока

    По тем же причинам, которые требуют использования измерительных трансформаторов напряжения (напряжения), мы также видим использование трансформаторов тока для снижения высоких значений тока и изоляции значений высокого напряжения между проводниками системы электроснабжения и приборами, установленными на панели.

    Здесь показана простая диаграмма, иллюстрирующая, как линейный ток трехфазной энергосистемы переменного тока может быть измерен слаботочным амперметром с использованием трансформатора тока:

    При возбуждении амперметра, который по существу представляет собой короткое замыкание (очень низкое сопротивление), ТТ ведет себя как источник тока для принимающего прибора, посылая сигнал тока на этот прибор, пропорционально представляющий линейный ток энергосистемы.

    В типичной практике трансформатор тока состоит из железного тороида, работающего как сердечник трансформатора. Этот тип ТТ не имеет первичной «обмотки» в общепринятом смысле этого слова, а использует сам линейный проводник в качестве первичной обмотки. Линейный проводник, проходящий один раз через центр тороида, функционирует как первичная обмотка трансформатора ровно с 1 «витком». Вторичная обмотка состоит из нескольких витков провода, намотанного на тороидальный магнитопровод:

    На виде конструкции трансформатора тока показано наматывание вторичных витков на тороидальный магнитопровод таким образом, что вторичный проводник остается параллельным первичному (силовому) проводнику для хорошей магнитной связи:

    Поскольку силовой проводник представляет собой одновитковую обмотку, несколько витков вторичной обмотки вокруг тороидального сердечника трансформатора тока заставляют его функционировать как повышающий трансформатор по напряжению и как понижающий трансформатор по напряжению . что касается тока.Коэффициент витков трансформатора тока обычно определяется как отношение полного линейного тока проводника к 5 А, что является стандартным выходным током для силовых трансформаторов тока. Следовательно, ТТ с соотношением сторон 100:5 выдает 5 ампер, когда силовой проводник пропускает 100 ампер.

    Соотношение витков трансформатора тока указывает на опасность, заслуживающую внимания: если вторичная обмотка трансформатора тока под напряжением когда-либо будет разомкнута, на ней может развиться чрезвычайно высокое напряжение, поскольку он попытается форсировать ток через воздушный зазор этой разомкнутой цепи. .Вторичная обмотка ТТ, находящаяся под напряжением, действует как источник тока, и, как и все источники тока, она будет развивать настолько большой потенциал (напряжение), насколько это возможно, при наличии разомкнутой цепи. Учитывая способность энергосистемы к высокому напряжению, контролируемую ТТ, и коэффициент витков ТТ с большим количеством витков во вторичной обмотке, чем в первичной, способность ТТ функционировать в качестве повышающего напряжения трансформатора представляет собой значительную проблему. опасность.

    Как и для любого другого источника тока, короткое замыкание на выходе трансформатора тока не представляет опасности.Только разомкнутая цепь представляет опасность повреждения. По этой причине цепи ТТ часто оснащаются закорачивающими перемычками и/или закорачивающими выключателями , которые позволяют техническим специалистам закорачивать вторичную обмотку ТТ перед отсоединением любых других проводов в цепи. В последующих подразделах эта тема будет рассмотрена более подробно.

    Трансформаторы тока производятся в широком диапазоне типоразмеров для различных применений. Вот фотография трансформатора тока с табличкой «паспортная табличка» со всеми соответствующими характеристиками.На этой паспортной табличке коэффициент тока указан как «100/5», что означает, что этот трансформатор тока будет выдавать 5 ампер тока, когда 100 ампер протекают через силовой проводник, проходящий через центр тороида:

    Пара черного и белого проводов, выходящая из этого трансформатора тока, несет сигнал переменного тока от 0 до 5 ампер к любому контрольному прибору, масштабированному до этого диапазона. Этот инструмент увидит \(1 \более 20\) (т.е. \(5 \более 100\)) тока, протекающего через силовой проводник.

    На следующих фотографиях показаны трансформаторы тока двух разных типов: один с «окном», через которое можно пропустить любой проводник, а другой со специальной шиной, закрепленной в центре, к которой проводники присоединяются с обоих концов.Оба стиля обычно встречаются в электроэнергетике и работают одинаково:

    Вот фотография некоторых гораздо более крупных ТТ, предназначенных для установки внутри «вводов» большого автоматического выключателя, хранящихся на деревянном поддоне:

    Установленные трансформаторы тока выглядят как цилиндрические выпуклости у основания каждого изолятора высоковольтного автоматического выключателя. На этой конкретной фотографии показан гибкий кабелепровод, идущий к каждому проходному трансформатору тока, по которому вторичные сигналы слаботочного трансформатора тока передаются на клеммную колодку внутри панели на правом конце выключателя:

    Сигналы от проходных ТТ на выключателе могут быть подключены к устройствам защитного реле для отключения выключателя в случае любого ненормального состояния.Если вторичные клеммы трансформатора тока не используются, они просто замыкаются накоротко на панели.

    Здесь показан комплект из трех очень больших трансформаторов тока, предназначенных для установки на вводах высоковольтного силового трансформатора. Каждый из них имеет текущий коэффициент понижения 600-к-5:

    На следующей фотографии мы видим крошечный ТТ, предназначенный для измерения малых токов, закрепленный на проводе с током всего в несколько ампер. Этот конкретный трансформатор тока сконструирован таким образом, что его можно закрепить вокруг существующего провода для временных целей тестирования, вместо того, чтобы представлять собой сплошной тор, через который необходимо продеть проводник для более постоянной установки:

    Коэффициент трансформации этого трансформатора тока 3000:1 понизил бы сигнал переменного тока 5 А до 1.667 миллиампер переменного тока.

    На этой последней фотографии показан трансформатор тока, используемый для измерения линейного тока на распределительном устройстве подстанции 500 кВ. Настоящая катушка ТТ расположена внутри корпуса красного цвета в верхней части изолятора, где проходит силовой проводник. Высокий пакет изоляторов обеспечивает необходимое разделение между проводником и землей под ним, чтобы предотвратить «скачки» высокого напряжения на землю по воздуху:

    Полярность трансформатора

    Важной характеристикой трансформаторов в энергосистемах, как силовых, так и измерительных, является полярность .Сначала может показаться неуместным говорить о «полярности», когда мы знаем, что имеем дело с переменными напряжениями и токами, но на самом деле под этим словом подразумевается фазировка . Когда несколько силовых трансформаторов соединены между собой для разделения нагрузки или для формирования массива трехфазных трансформаторов из трех блоков однофазных трансформаторов, очень важно, чтобы соотношение фаз между обмотками трансформатора было известно и четко обозначено. Кроме того, нам необходимо знать соотношение фаз между первичной и вторичной обмотками (катушками) измерительного трансформатора, чтобы правильно подключить его к приемному прибору, такому как защитное реле.Для некоторых приборов, таких как простые измерительные приборы, полярность (фазировка) не имеет значения. Для других приборов, сравнивающих фазовые соотношения двух или более сигналов, полученных от приборных трансформаторов, правильная полярность (фазировка) имеет решающее значение.

    Маркировка полярности для любого трансформатора может обозначаться несколькими способами:

    Метки следует интерпретировать с точки зрения полярности напряжения , а не тока. Чтобы проиллюстрировать использование «тестовой схемы», подающей мгновенный импульс постоянного тока на трансформатор от небольшой батареи:

    Обратите внимание, что вторичная обмотка трансформатора развивает ту же полярность падения напряжения, что и первичная обмотка импульса постоянного тока: как для первичной, так и для вторичной обмоток стороны с точками имеют одинаковый положительный потенциал.

    Если бы аккумулятор был перевернут и повторился тест, сторона каждой обмотки трансформатора с точкой была бы отрицательной:

    Если мы перевернем подключение вторичной обмотки к резистору и перерисуем все напряжения и токи, мы увидим, что точка полярности всегда представляет общий потенциал напряжения, независимо от полярности источника:

    Следует отметить, что в этом методе испытаний с использованием батареи и переключателя следует использовать довольно низковольтную батарею, чтобы избежать остаточного магнетизма в сердечнике трансформатора.Одна 9-вольтовая сухая батарея хорошо работает с чувствительным измерителем.

    Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками действуют одинаково, при этом маркировка полярности каждой вторичной обмотки имеет ту же полярность, что и любая другая обмотка:

    Чтобы еще раз подчеркнуть этот важный момент: точки полярности трансформатора всегда относятся к напряжению, а не к току. Полярность напряжения на обмотке трансформатора всегда будет соответствовать полярности любой другой обмотки того же трансформатора по отношению к точкам.Однако направление тока через обмотку трансформатора зависит от того, работает ли рассматриваемая обмотка как источник или как нагрузка . Вот почему во всех предыдущих примерах видно, что токи идут в противоположных направлениях (в точку, из точки) от первичной обмотки к вторичной, в то время как полярность напряжения совпадает с точками. Первичная обмотка трансформатора функционирует как нагрузка (ток условного потока, поступающий на положительную клемму), а его вторичная обмотка функционирует как источник (ток условного потока, вытекающий из положительной клеммы).

    Полярность трансформатора очень важна в электроэнергетике, поэтому были придуманы термины для обозначения различной полярности обмоток трансформатора. Если точки полярности для первичной и вторичной обмоток лежат на одной и той же физической стороне трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в одном направлении вокруг сердечника, и это называется трансформатором с вычитанием . Если точки полярности лежат на противоположных сторонах трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в противоположных направлениях, и это называется трансформатором с добавками .Термины «аддитивный» и «вычитающий» имеют большее значение, когда мы рассматриваем влияние каждой конфигурации в заземленной системе электропитания переменного тока. В следующих примерах показано, как напряжения могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от соотношения фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора:

    Трансформаторы, работающие при высоких напряжениях, обычно проектируются с вычитающей ориентацией обмоток просто для того, чтобы свести к минимуму диэлектрическое напряжение, оказываемое на изоляцию обмоток от межобмоточных напряжений.Измерительные трансформаторы (PT и CT) по соглашению имеют всегда вычитающих.

    Когда три однофазных трансформатора соединены между собой для формирования группы трехфазных трансформаторов, полярность обмоток должна быть правильно ориентирована. Обмотки в схеме треугольника должны быть соединены таким образом, чтобы маркировка полярности двух обмоток не совпадала. Рядом с каждой обмоткой нарисованы изогнутые стрелки, чтобы подчеркнуть соотношение фаз:

    Обмотки в звезду должны быть соединены таким образом, чтобы все метки полярности были обращены в одном направлении по отношению к центру звездочки (как правило, все метки полярности обращены от центра):

    Несоблюдение этих фазовых соотношений в блоке силовых трансформаторов может привести к катастрофическому отказу, как только трансформаторы будут под напряжением!

    На следующей фотографии показана схема силового трансформатора крупной коммунальной сети, оснащенного несколькими трансформаторами тока, стационарно установленными во вводах (точки, в которых силовые проводники проходят через стальной корпус блока силового трансформатора).Обратите внимание на сплошные черные квадраты, обозначающие одну сторону каждой вторичной обмотки ТТ, а также одну сторону каждой первичной и вторичной обмотки в этом трехфазном силовом трансформаторе. Сравнивая размещение этих черных квадратов, мы можем сказать, что все ТТ, а также сам силовой трансформатор намотаны как вычитающих устройств:

    Пример важности маркировки полярности для подключения измерительных трансформаторов можно увидеть здесь, где пара трансформаторов тока с одинаковым соотношением витков подключена параллельно для управления общим прибором, который должен измерять разность тока вход и выход из нагрузки:

    При правильном подключении, как показано выше, счетчик в центре цепи регистрирует только разницу выходного тока двух трансформаторов тока.Если ток в нагрузке точно равен току на выходе из нагрузки (что и должно быть), а два ТТ точно согласованы по соотношению витков, счетчик получит нулевой чистый ток. Однако, если в нагрузке возникает замыкание на землю, вызывающее вхождение большего тока, чем выход из нее, счетчик будет регистрировать дисбаланс токов ТТ и, таким образом, указывать на неисправность в нагрузке.

    Предположим, однако, что техник по ошибке подключил один из этих блоков CT наоборот.Если мы рассмотрим получившуюся схему, мы увидим, что счетчик теперь воспринимает сумму линейных токов, а не разность , как это должно быть:

    Это приведет к ложной индикации текущим дисбалансом нагрузки, когда его нет.

    Безопасность измерительного трансформатора

    Трансформаторы напряжения (ПТ или ТН) имеют тенденцию вести себя как источники напряжения по отношению к приборам измерения напряжения, которыми они управляют: предполагается, что выходной сигнал ПТ является пропорциональным представлением напряжения энергосистемы.И наоборот, трансформаторы тока (ТТ) имеют тенденцию вести себя как источники тока по отношению к токоизмерительным приборам, которыми они управляют: выходной сигнал ТТ должен быть пропорциональным представлением тока энергосистемы. На следующих схематических диаграммах показано, как должны вести себя трансформаторы тока и трансформаторы тока при выборе источника для своих соответствующих приборов:

    В соответствии с этим принципом использования трансформаторов тока в качестве источников напряжения и трансформаторов тока в качестве источников тока, вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна замыкаться накоротко, а вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна размыкаться! Короткое замыкание вторичной обмотки PT может привести к возникновению опасного тока в цепи, поскольку PT будет пытаться поддерживать значительное напряжение при очень низком сопротивлении.Размыкание вторичной обмотки ТТ может привести к возникновению опасной величины напряжения между вторичными клеммами, поскольку ТТ будет пытаться пропускать значительный ток через очень высокое сопротивление.

    Вот почему вы никогда не увидите предохранителей во вторичной цепи трансформатора тока. Такой предохранитель в открытом состоянии будет представлять большую опасность для жизни и имущества, чем замкнутая цепь с любым током, который может выдержать ТТ.

    В то время как рекомендация никогда не замыкать накоротко выход PT имеет смысл для любого студента, изучающего электричество или электронику, который был обучен никогда не замыкать накоротко аккумулятор или лабораторный источник питания, рекомендация никогда не размыкать -цепь ТТ с питанием часто требует пояснений.Поскольку трансформаторы тока преобразуют ток, их значение выходного тока, естественно, ограничено фиксированным отношением линейного тока силового проводника. Другими словами, короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока , а не приведет к большему выходному току этого трансформатора тока, чем выходной ток любого обычного прибора для измерения тока! Фактически, ТТ испытывает минимальную «нагрузку» при питании от короткого замыкания, потому что ему не нужно выдавать какое-либо существенное напряжение для поддержания такой величины вторичного тока.Только когда ТТ вынужден выводить ток через значительное полное сопротивление, он должен «усердно работать» (т. е. выдавать больше мощности), генерируя значительное вторичное напряжение вместе со вторичным током.

    Скрытая опасность ТТ подчеркивается исследованием соотношения первичных и вторичных витков. Одиночный проводник, пропущенный через отверстие трансформатора тока, действует как обмотка с одним витком, в то время как несколько витков провода, намотанных на тороидальный сердечник трансформатора тока, обеспечивают коэффициент, необходимый для понижения тока от линии питания к приемному прибору. .Однако, как известно каждому, кто изучает трансформаторы, в то время как вторичная обмотка имеет больше витков провода, чем первичная, ступеней тока вниз , тот же самый трансформатор, наоборот, будет на ступеней повышать напряжение на . Это означает, что ТТ с разомкнутой цепью ведет себя как повышающий трансформатор напряжения. Учитывая тот факт, что измеряемая линия электропередачи обычно изначально имеет опасно высокое напряжение, перспектива того, что измерительный трансформатор повысит это напряжение, действительно отрезвляет.На самом деле, единственный способ гарантировать, что ТТ не будет выдавать высокого напряжения при питании от сети, — это нагрузить его вторичную обмотку низким импедансом.

    Также обязательно, чтобы все вторичные обмотки измерительных трансформаторов были надежно заземлены для предотвращения возникновения опасного высокого напряжения на клеммах прибора из-за емкостной связи с силовыми проводниками. Заземление должно выполняться только в одной точке каждой цепи измерительного трансформатора, чтобы предотвратить образование контуров заземления , которые могут привести к ошибкам измерения.Предпочтительным местом для этого заземления является первая точка использования, т. е. клеммная колодка прибора или панели, к которой прилегают вторичные провода измерительного трансформатора. Если между измерительным трансформатором и принимающим прибором имеются какие-либо испытательные выключатели, заземление должно быть выполнено таким образом, чтобы при размыкании испытательного переключателя вторичная обмотка трансформатора не оставалась незаземленной.

    Тестовые выключатели измерительного трансформатора

    Соединения между измерительными трансформаторами и принимающими приборами, такими как счетчики и реле, установленные на панели, должны время от времени разрываться для проведения испытаний и других функций технического обслуживания.Аксессуар, который часто можно увидеть на панелях электроприборов, представляет собой блок тестовых переключателей , состоящий из серии рубильников. Здесь можно увидеть фотографию контрольной группы переключателей производства ABB:

    .

    Некоторые из этих рубильников служат для отключения трансформаторов напряжения (ТН) от приемных приборов, установленных на этой панели реле, а другие рубильники в том же блоке служат для отключения трансформаторов тока (ТТ) от приемных приборов, установленных на той же панели.

    Для дополнительной безопасности на блоке переключателей могут быть установлены крышки для предотвращения случайного срабатывания или электрического контакта. Некоторые крышки тестовых переключателей даже запираются навесным замком для дополнительной меры предотвращения доступа.

    Тестовые выключатели, используемые для отключения трансформаторов напряжения (PT) от датчиков напряжения, представляют собой не что иное, как простые однополюсные однопозиционные (SPST) рубильники, как показано на этой схеме:

    Размыкание цепи трансформатора напряжения не представляет опасности, поэтому для отключения ПТ от приемного прибора не требуется ничего особенного.

    Здесь представлена ​​серия фотографий, показывающих работу одного из этих рубильников, от замкнутого (работающего) слева до разомкнутого (отключенного) справа:

    Однако

    Испытательные выключатели, используемые для отключения трансформаторов тока (ТТ) от токоизмерительных приборов, должны быть специально разработаны, чтобы избежать размыкания цепи ТТ при отключении из-за опасности высокого напряжения, создаваемой разомкнутыми вторичными обмотками ТТ. Таким образом, испытательные выключатели ТТ предназначены для короткого замыкания на выходе ТТ перед размыканием соединения с токоизмерительным устройством.Это осуществляется за счет использования специального рубильника «до разрыва» :

    Здесь представлена ​​серия фотографий, показывающих работу переключающего рубильника, от замкнутого (работающего) слева до закороченного (отключенного) справа:

    Замыкание происходит при контакте листа из пружинной стали с движущимся лезвием ножа в кулачковом вырезе возле шарнира. Обратите внимание, как лист касается кулачка ножа на правой и средней фотографиях, но не на левой фотографии.Этот металлический лист соединяется с основанием рубильника рядом справа (другой полюс цепи ТТ), образуя короткое замыкание между клеммами ТТ, необходимое для предотвращения искрения, когда рубильник размыкает цепь к принимающему прибору.

    Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как работает эта короткозамыкающая пружина, чтобы предотвратить размыкание цепи трансформатора тока при размыкании первого выключателя:

    Обычно некороткодействующий переключатель в паре испытательных переключателей ТТ оснащается «испытательным гнездом», позволяющим вставлять в цепь дополнительный амперметр для измерения сигнала ТТ.Этот испытательный домкрат состоит из пары пластин из пружинной стали, соприкасающихся друг с другом в середине пролета рубильника. Когда этот рубильник находится в разомкнутом положении, металлические листы продолжают обеспечивать непрерывность после разомкнутого рубильника. Однако, когда специальный штекер-переходник амперметра вставляется между листами, раздвигая их, цепь разрывается, и ток должен течь через два штыря тестового штекера (и к тестовому амперметру, подключенному к этому штекеру).

    Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как тестовый разъем обеспечивает непрерывность разомкнутого рубильника, а затем позволяет вставить тестовый щуп и амперметр без разрыва цепи трансформатора тока:

    При использовании подобного испытательного щупа ТТ необходимо тщательно проверить электрическую целостность амперметра и измерительных проводов, прежде чем вставлять щуп в испытательные гнезда.Если где-либо в цепи амперметра/провода произойдет «обрыв», в точке этого «разрыва» возникнет опасная дуга в тот момент, когда испытательный щуп раздвинет металлические листы испытательного домкрата! Всегда помните, что ТТ под напряжением опасен при разомкнутой цепи, поэтому ваша личная безопасность зависит от постоянного обеспечения непрерывности электрической цепи в цепи ТТ.

    На этой фотографии крупным планом показан закрытый испытательный переключатель ТТ, оснащенный испытательным домкратом, пружинные листы домкрата видны в виде пары кольцеобразных структур, расположенных по бокам лезвия среднего рубильника:

    В дополнение к контрольным выключателям (а иногда и вместо них) вторичная проводка трансформаторов тока часто проходит через специальные «короткозамыкающие» клеммные колодки.Эти специальные клеммные колодки имеют металлическую «перемычку», проходящую по их центру, через которую можно вставить винты для соединения с проводными клеммами ниже. Любые клеммы, общие для этого металлического стержня, обязательно будут эквипотенциальны друг другу. Один винт всегда вставляется в шину, врезающуюся в клемму заземления на клеммной колодке, таким образом, вся шина заземляется. Дополнительные винты, вставленные в этот стержень, прижимают вторичные провода ТТ к потенциалу земли. Здесь показана фотография такой закорачивающей клеммной колодки, на которой пять проводников от многоступенчатого (многоотводного) трансформатора тока с маркировкой 7X1 по 7X5 подключаются к клеммной колодке снизу:

    Этот клеммный блок имеет три винта, вставленных в закорачивающую перемычку: один соединяет перемычку с клеммой заземления («G») с крайней левой стороны, другой подключается к проводу ТТ «7X5», а последний к проводу ТТ «7Х1».В то время как первый винт устанавливает потенциал заземления вдоль перемычки, следующие два винта образуют короткое замыкание между двумя внешними проводниками многоступенчатого трансформатора тока. Обратите внимание на зеленые «перемычки», прикрепленные к верхней стороне этой клеммной колодки, замыкающие 7X1 на 7X5 на землю, в качестве дополнительной меры безопасности для этого конкретного ТТ, который в настоящее время не используется и не подключен к какому-либо измерительному прибору.

    На следующих рисунках показаны комбинации положений винтовых клемм, используемые для выборочного заземления различных проводников на многоступенчатом трансформаторе тока.Первая из этих иллюстраций показывает состояние, представленное на предыдущей фотографии, когда весь ТТ закорочен и заземлен:

    На следующем рисунке показано, как ТТ будет использоваться на полную мощность, когда X1 и X5 подключены к прибору панели и (только) X5 заземлены в целях безопасности:

    На этом последнем рисунке показано, как ТТ будет использоваться с уменьшенной мощностью, с X2 и X3, подключенными к прибору панели, и (только) X3 заземленным для безопасности:

    Нагрузка и точность измерительного трансформатора

    Чтобы измерительный трансформатор функционировал как точное чувствительное устройство, на него не должны возлагаться чрезмерные задачи по подаче питания на нагрузку.Чтобы свести к минимуму потребляемую мощность измерительных трансформаторов, идеальный прибор для измерения напряжения должен потреблять нулевой ток от своего трансформатора тока, в то время как идеальный прибор для измерения тока должен терять нулевое напряжение на своем трансформаторе тока.

    Обеспечить нулевую мощность любого прибора на практике трудно. Каждый вольтметр действительно потребляет некоторый ток, каким бы незначительным он ни был. Каждый амперметр падает какое-то напряжение, пусть и незначительное. Величина полной мощности, потребляемой любым измерительным трансформатором, называется нагрузкой и, как и все выражения полной мощности, измеряется в вольт-амперах.2_{сигнал}) (Z_{прибор})\]

    Нагрузка на любое устройство или цепь, подключенную к измерительному трансформатору, может быть выражена как значение импеданса (\(Z\)) в омах или как значение полной мощности (\(S\)) в вольт-амперах. Точно так же сами измерительные трансформаторы обычно оцениваются по величине нагрузки, которую они могут создавать, и при этом работать в пределах определенного допуска по точности (например, \(\pm\) 1% при нагрузке 2 ВА).

    Потенциальная нагрузка трансформатора и классы точности

    Трансформаторы напряжения имеют максимальные значения нагрузки, указанные в виде полной мощности (\(S\), измеренной в вольт-амперах), стандартные значения нагрузки классифицируются буквенным кодом:

    Буквенный код Максимально допустимая нагрузка при заявленной точности
    Ш 12.5 вольт-ампер
    Х 25 вольт-ампер
    М 35 вольт-ампер
    Д 75 вольт-ампер
    З 200 вольт-ампер
    ЗЗ 400 вольт-ампер

    Стандартные классы точности для трансформаторов напряжения включают 0,3, 0,6 и 1,2, что соответствует погрешностям \(\pm\) 0,3%, \(\pm\) 0,6% и \(\pm\) 1,2% от номинальное передаточное число оборотов соответственно.Эти классы точности и номинальные нагрузки обычно объединяются в одну этикетку. Таким образом, трансформатор напряжения с номиналом «0,6 МОм» имеет точность \(\pm\) 0,6% (этот процент понимается как его отношение витков с точностью ) при питании нагрузки в 35 вольт-ампер при номинальном напряжении (например, 120 вольт). ) выход.

    Нагрузка трансформатора тока и классы точности

    Точность и нагрузка трансформаторов тока более сложны, чем номинальные характеристики трансформаторов тока. Основной причиной этого является более широкий спектр приложений CT.Если трансформатор тока должен использоваться для целей измерения (т. е. для управления ваттметрами, амперметрами и другими приборами, используемыми для регулирования и/или расчета доходов, где требуется высокая точность), предполагается, что трансформатор будет работать в пределах своих стандартных номинальных значений. текущие значения. Например, трансформатор тока с коэффициентом трансформации 600:5, используемый для измерения, редко, если вообще когда-либо, будет иметь первичное значение тока, превышающее 600 ампер, или вторичное значение тока, превышающее 5 ампер. Если значения тока через ТТ когда-либо превысят эти максимальные стандартные значения, влияние на регулирование или выставление счетов будет незначительным, поскольку это должны быть переходные события.Однако защитные реле предназначены для интерпретации и реагирования на переходные процессы в энергосистемах. Если трансформатор тока будет использоваться для релейной защиты , а не для измерения, он должен надежно работать в условиях перегрузки, обычно создаваемых неисправностями энергосистемы. Другими словами, релейные применения ТТ требуют гораздо большего динамического диапазона измерения, чем измерительные. Абсолютная точность не так важна для реле, но мы должны убедиться, что ТТ будет давать достаточно точное представление линейного тока в условиях неисправности, чтобы реле защиты функционировало должным образом.Трансформаторы напряжения, даже те, которые используются для целей релейной защиты, никогда не реагируют на переходные процессы напряжения в таком широком диапазоне, как переходные процессы тока, наблюдаемые трансформаторами тока.

    Номинальные значения ТТ измерительного класса обычно имеют форму процентного значения, за которым следует буква «В», за которой следует максимальная нагрузка, выраженная в омах импеданса. Таким образом, ТТ с классом измерения 0.3B1.8 демонстрирует точность \(\pm\) 0,3% коэффициента трансформации при питании измерителя с импедансом 1,8 Ом при 100% выходном токе (обычно 5 ампер).

    Номинальные значения ТТ класса реле обычно принимают форму максимального значения напряжения , падающего на нагрузку при 20-кратном номинальном токе (т.е. 100 А вторичного тока для ТТ с номинальным выходным номиналом 5 А) при сохранении точности в пределах \(\ pm\)10% от номинального коэффициента оборотов. Не случайно именно так обычно выбираются коэффициенты трансформации ТТ для защиты энергосистемы: так, чтобы максимальный ожидаемый симметричный ток короткого замыкания через силовой проводник не превышал 20-кратного номинального тока первичной обмотки ТТ.Таким образом, ТТ с классификацией реле C200 может выдавать до 200 вольт при питании максимальной нагрузки при 20-кратном номинальном токе. Предполагая, что номинальный выходной ток равен 5 ампер, 20-кратное увеличение этого значения даст 100 ампер, подаваемых на реле. Если падение напряжения реле при этом токе допускается до 200 вольт, это означает, что вторичная цепь ТТ может иметь значение импеданса до 2 Ом (\(200 \hbox{ В} \div 100 \hbox{ A } = 2 \> \Омега\)). Таким образом, номинал релейного трансформатора тока C200 — это еще один способ сказать, что он может питать нагрузку до 2 Ом.

    Буква «C» в примере рейтинга «C200» означает рассчитано , что означает, что рейтинг основан на теории. Вместо этого некоторые трансформаторы тока используют букву «Т», что означает , испытанный . Эти трансформаторы тока были протестированы при указанных значениях напряжения и тока, чтобы убедиться в их работоспособности в реальных условиях.

    Насыщение трансформатора тока

    Стоит более подробно изучить концепцию максимальной нагрузки CT.В идеальном мире ТТ выступает в качестве источника тока для счетчика или реле, которое он питает, и поэтому его вполне устраивает направлять ток в короткое замыкание (сопротивление 0 Ом). Проблемы возникают, если мы требуем, чтобы ТТ подавал больше мощности, чем он рассчитан, что означает необходимость вынуждать ТТ управлять током через чрезмерное сопротивление. Во времена электромеханических счетчиков и защитных реле, когда устройства полностью питались от сигналов измерительного трансформатора, нагрузка, создаваемая некоторыми счетчиками и реле, могла быть весьма существенной.Современные электронные счетчики и реле создают гораздо меньшую нагрузку на измерительные трансформаторы, приближаясь к идеальным условиям нулевого импеданса для токочувствительных входов.

    Напряжение, развиваемое любой индуктивностью, включая обмотки трансформатора, описывается законом электромагнитной индукции Фарадея:

    \[V = N{d \phi \over dt}\]

    Где,

    \(В\) = Индуктивное напряжение (В)

    \(N\) = количество витков провода

    \(d \phi \over dt\) = скорость изменения магнитного потока (веберов в секунду)

    Следовательно, чтобы генерировать большее напряжение, трансформатор тока должен создать в своем сердечнике быстро меняющийся магнитный поток.Если рассматриваемое напряжение является синусоидальным при постоянной частоте, магнитный поток также следует синусоидальной функции во времени, пики напряжения совпадают с самыми крутыми точками на форме волны потока, а «нулевые» точки напряжения совпадают с пиками на потоке. форма волны, где скорость изменения магнитного потока во времени равна нулю:

    Возложение большей нагрузки на ТТ (т. е. большее сопротивление, через которое должен проходить ток) означает, что ТТ должен развивать большее синусоидальное напряжение для любой заданной величины измеренного линейного тока.Это соответствует форме волны потока с более быстро меняющейся скоростью нарастания и спада, что, в свою очередь, означает форму волны потока с более высоким пиком (принимая синусоидальную форму). Проблема с этим в какой-то момент заключается в том, что требуемый магнитный поток достигает таких высоких пиковых значений, что ферромагнитный сердечник ТТ начинает насыщаться магнетизмом, после чего ТТ перестает вести себя линейно и больше не будет точно воспроизводить форма и амплитуда формы волны тока линии электропередач. Проще говоря, если мы возложим слишком большую нагрузку на ТТ, он начнет выдавать искаженный сигнал, который больше не будет точно отображать линейный ток.

    Тот факт, что максимальное выходное напряжение переменного тока ТТ зависит от предела магнитного насыщения его ферромагнитного сердечника, становится особенно актуальным для ТТ с несколькими отношениями , где вторичная обмотка снабжена более чем двумя «отводами». Трансформаторы тока с несколькими коэффициентами обычно используются в качестве стационарных трансформаторов тока во вводах силовых трансформаторов, что дает конечному пользователю свободу в настройке цепей измерения и защиты. Рассмотрим этот ввод распределительного трансформатора 600:5 CT с классом точности C800:

    Классификация этого трансформатора тока «C800» основана на его способности обеспечивать максимальное напряжение 800 вольт для нагрузки , когда используются все его вторичные витки .То есть его рейтинг «C800» только при подключении к отводам X1 и X5 для полного соотношения 600:5. Если кто-то вместо этого подключится к отводам X1-X3, используя только 30 витков провода во вторичной обмотке трансформатора тока вместо всех 120 витков, этот трансформатор тока будет ограничен источником 200 вольт на нагрузку до насыщения: та же величина магнитного потока, что и может генерировать 800 вольт на 120 витках провода, может индуцировать только одну четверть напряжения на одной четверти числа витков в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции (\(V = N {d \phi \over dt}\ )).Таким образом, ТТ должен рассматриваться как блок «С200», если проводка выполнена с соотношением 150:5.

    Наличие любого постоянного тока в проводниках линий электропередач переменного тока создает проблему для трансформаторов тока, которую можно понять только с точки зрения магнитного потока в сердечнике ТТ. Любой постоянный ток (DC) в линии электропередачи, проходящей через ТТ, смещает магнитное поле ТТ на некоторую величину, заставляя ТТ насыщаться легче в одном полупериоде переменного тока, чем в другом. Постоянные токи никогда не сохраняются бесконечно долго в энергосистемах переменного тока, а часто присутствуют в виде переходных импульсов при определенных состояниях отказа.Даже в этом случае переходные постоянные токи оставят сердечники ТТ с некоторым остаточным магнитным смещением, предрасполагающим их к насыщению в условиях будущих отказов. Способность сердечника ТТ сохранять некоторый магнитный поток с течением времени называется остаточной намагниченностью .

    Остаточная намагниченность в сердечнике трансформатора является нежелательным свойством. Это можно уменьшить, спроектировав сердечник с воздушным зазором (вместо того, чтобы сделать сердечник в виде непрерывного пути из черного металла), но это ставит под угрозу другие желательные свойства, такие как пределы насыщения (т.е. максимальное выходное напряжение). Некоторые отраслевые эксперты советуют выполнять размагничивание трансформаторов тока обслуживающим персоналом в рамках ремонтных работ после сильноточной неисправности, чтобы обеспечить оптимальную производительность при возвращении системы в эксплуатацию. Размагничивание заключается в пропускании большого переменного тока через ТТ с последующим медленным уменьшением величины этого переменного тока до нуля ампер. Постепенное уменьшение напряженности переменного магнитного поля от полной до нуля приводит к хаотизации магнитных доменов в ферромагнитном сердечнике, возвращая его в ненамагниченное состояние.

    Какой бы ни была причина, насыщение ТТ может стать серьезной проблемой для цепей защитных реле, поскольку эти реле должны надежно работать при всех типах переходных перегрузок по току. Чем больше ток через первичную обмотку трансформатора тока, тем больший ток он должен выводить на защитное реле. Для любой заданной величины нагрузки реле (входного сопротивления реле) больший сигнал тока приводит к большему падению напряжения и, следовательно, к большему требованию к выходному напряжению ТТ.Таким образом, насыщение ТТ, скорее всего, произойдет во время событий перегрузки по току, когда нам больше всего нужно, чтобы ТТ функционировал должным образом. Таким образом, любой, кто занимается выбором подходящего трансформатора тока для применения в релейной защите, должен тщательно рассмотреть максимальное ожидаемое значение перегрузки по току при системных неисправностях, гарантируя, что трансформаторы тока будут выполнять свою работу, управляя нагрузками, создаваемыми реле.

    Испытание трансформатора тока

    Трансформаторы тока могут быть испытаны на стенде на соотношение витков и насыщение путем подачи переменного напряжения переменного тока на вторичную обмотку при одновременном контроле вторичного тока и первичного напряжения.Для обычных трансформаторов тока «окна» первичная обмотка представляет собой один провод, продетый через его центральное отверстие. Идеальный трансформатор тока должен обеспечивать постоянный импеданс источника переменного напряжения и постоянное отношение напряжения между входом и выходом. Реальный трансформатор тока будет демонстрировать все меньше и меньше импеданса по мере увеличения напряжения выше порога насыщения:

    Идеальный КТ (без насыщения) проследит прямую линию. Изогнутая форма показывает эффекты магнитного насыщения, когда в сердечнике ТТ так много магнетизма, что дополнительный ток дает лишь незначительное увеличение магнитного потока (выявляется по падению напряжения).

    Конечно, ТТ никогда не запитывается от вторичной обмотки при установке и работе. Цель включения ТТ «назад», как показано, состоит в том, чтобы избежать необходимости пропускать очень большие токи через первичную обмотку ТТ. Однако, если доступно сильноточное испытательное оборудование, такой тест первичной подачи на самом деле является наиболее реалистичным способом проверки ТТ.

    В следующей таблице показаны фактические значения напряжения и тока, полученные во время испытания вторичного возбуждения на ТТ реле класса C400 с отношением 2000:5.Напряжение источника было увеличено от нуля до приблизительно 600 вольт переменного тока при частоте 60 Гц для испытания, в то время как падение вторичного напряжения и первичное напряжение были измерены. При напряжении около 575 вольт от ТТ исходил «жужжащий» звук — слышимый эффект магнитного насыщения. В этой таблице также приведены расчетные значения импеданса вторичной обмотки и коэффициента трансформации:

    \(I_S\) \(В_С\) \(В_П\) \(Z_S = V_S \дел I_S\) Соотношение = \(V_S \div V_P\)
    0.0308 А 75,14 В 0,1788 В 2,44 к\(\Омега\) 420,2
    0,0322 А 100,03 В 0,2406 В 3,11 к\(\Омега\) 415,8
    0,0375 А 150,11 В 0,3661 В 4,00 к\(\Омега\) 410,0
    0,0492 А 301,5 В 0,7492 В 6,13 к\(\Омега\) 402.4
    0,0589 А 403,8 В 1,0086 В 6,86 к\(\Омега\) 400,4
    0,0720 А 500,7 В 1,2397 В 6,95 к\(\Омега\) 403,9
    0,0883 А 548,7 В 1,3619 В 6,21 к\(\Омега\) 402,9
    0,1134 А 575,2 В 1,4269 В 5,07 к\(\Омега\) 403.1
    0,1259 А 582,0 В 1,4449 В 4,62 к\(\Омега\) 402,8
    0,1596 А 591,3 В 1,4665 В 3,70 к\(\Омега\) 403,2
    0,2038 А 600,1 В 1,4911 В 2,94 к\(\Омега\) 402,5

    Как видно из этой таблицы, расчетное полное сопротивление вторичной обмотки \(Z_S\) начинает резко падать, когда вторичное напряжение превышает 500 вольт (около точки «колена» кривой).Рассчитанное соотношение витков оказывается удивительно стабильным — близким к идеальному значению 400 для трансформатора тока 2000:5, — но следует помнить, что это соотношение рассчитывается на основе напряжения , а не тока. Поскольку в этом тесте не сравниваются первичные и вторичные токи, мы не можем увидеть влияние насыщения на способность этого ТТ воспринимать ток. Другими словами, этот тест показывает, когда начинается насыщение, но не обязательно показывает, как насыщение влияет на коэффициент тока ТТ.

    Разница между трансформатором тока с коэффициентом трансформации 2000:5 с классом реле C400 и трансформатором тока с коэффициентом трансформации 2000:5 с классом реле C800 заключается не в количестве витков вторичной обмотки трансформатора тока (\(N\)) , а скорее количество черного металла в ядре КТ. Трансформатор C800, чтобы развивать более 800 вольт для удовлетворения нагрузки реле, должен быть в состоянии поддерживать вдвое больший магнитный поток в своем сердечнике, чем трансформатор C400, и для этого требуется магнитный сердечник в трансформаторе C800 с (как минимум) в два раза большую пропускную способность.При прочих равных условиях, чем выше нагрузочная способность ТТ, тем больше и тяжелее он должен быть из-за обхвата его магнитопровода.

    Сопротивление провода цепи трансформатора тока

    Нагрузка на работающий трансформатор тока представляет собой полное последовательное сопротивление измерительной цепи, состоящее из суммы входного сопротивления приемного прибора, полного сопротивления проводов и сопротивления внутренней вторичной обмотки самого ТТ. Устаревшие электромеханические реле с их «рабочими» катушками, приводимыми в действие токами ТТ, создавали значительную нагрузку.Поскольку нагрузка, создаваемая электромеханическим реле, связана с работой проволочной катушки, это полное сопротивление нагрузки представляет собой комплексную величину, имеющую как действительную (резистивную), так и мнимую (реактивную) составляющие. Современные цифровые реле с аналого-цифровыми преобразователями на входах обычно создают чисто резистивную нагрузку на свои трансформаторы тока, и эти значения нагрузки, как правило, намного меньше, чем нагрузки, создаваемые электромеханическими реле.

    Значительным источником нагрузки в любой цепи ТТ является сопротивление провода, по которому выходной ток ТТ поступает к приемному прибору и от него.Довольно часто общее «петлевое» расстояние цепи ТТ составляет несколько сотен футов и более, если ТТ расположены в удаленных частях объекта, а защитные реле расположены в центральной диспетчерской. По этой причине важным аспектом конструкции системы релейной защиты является размер провода (калибр), чтобы общее сопротивление цепи не превышало номинальную нагрузку ТТ.{(0.0 = 1 \> \Омега \hbox{ на 1000 футов}\]

    Имейте в виду, что этот результат сопротивления провода 1 Ом на 1000 футов длины относится к общей длине цепи , а не к расстоянию между ТТ и принимающим прибором. Полная вторичная электрическая цепь ТТ, конечно же, требует двух проводников , поэтому потребуется 1000 футов провода, чтобы покрыть 500 футов расстояния между ТТ и прибором. В некоторых источниках указывается провод № 12 AWG как минимальный калибр для использования во вторичных цепях трансформатора тока независимо от длины провода.

    Пример: сечение проводов цепи ТТ, простое

    Практический пример поможет проиллюстрировать, как сопротивление провода влияет на характеристики цепи трансформатора тока. Начнем с рассмотрения трансформатора тока класса точности С400 для использования в схеме релейной защиты, причем сам ТТ имеет измеренное сопротивление вторичной обмотки 0,3 Ом при соотношении витков 600:5. По определению, трансформатор тока C400 способен генерировать 400 вольт на своих клеммах, подавая на нагрузку в 20 раз больше номинального тока.Это означает, что максимальное значение нагрузки составляет 4 Ом, так как это полное сопротивление, которое упадет на 400 вольт при вторичном токе 100 ампер (в 20 раз больше номинального выходного тока ТТ, равного 5 ампер):

    Несмотря на то, что ТТ относится к классу C400, что означает, что на его клеммах вырабатывается 400 вольт (максимум), обмотка должна фактически выдавать более 400 вольт, чтобы преодолеть падение напряжения на собственном внутреннем сопротивлении обмотки. В этом случае при сопротивлении обмотки 0.3 Ом с током 100 ампер (в худшем случае), напряжение обмотки должно быть 430 вольт, чтобы обеспечить 400 вольт на клеммах. Это значение в 430 вольт при частоте 60 Гц с синусоидальной формой тока представляет собой максимальное количество магнитного потока, которое может выдержать сердечник этого ТТ, поддерживая коэффициент тока в пределах \(\pm\) 10% от его номинального значения 600:5. Таким образом, 430 вольт (внутри ТТ) является нашим ограничивающим фактором для обмотки ТТ при любом значении тока .

    Этот этап расчета максимального внутреннего напряжения обмотки ТТ является не просто иллюстрацией того, как определяется номинал ТТ класса «С».Скорее, это важный шаг в любом анализе нагрузки цепи ТТ, потому что мы должны знать максимальный потенциал обмотки, которым ограничивается ТТ. У кого-то может возникнуть соблазн пропустить этот шаг и просто использовать 400 вольт в качестве максимального напряжения на клеммах во время неисправности, но это приведет к незначительным ошибкам в таком простом случае, как этот, и гораздо более значительным ошибкам в других случаях, когда мы должны снизить напряжение обмотки трансформатора тока по причинам, описанным далее в этом разделе.

    Предположим, что этот ТТ будет использоваться для подачи тока на защитное реле, имеющее чисто резистивную нагрузку, равную 0.2 Ом. Системное исследование показывает, что максимальный симметричный ток короткого замыкания составляет 10 000 ампер, что чуть ниже 20-кратного номинального первичного тока трансформатора тока. Вот как будет выглядеть схема в этом состоянии неисправности, когда ТТ выдает максимальное (внутреннее) напряжение 430 вольт:

    Внутренний предел напряжения ТТ в 430 вольт по-прежнему остается в силе, потому что это функция мощности магнитного потока его сердечника, а не линейного тока. При токе неисправности энергосистемы 10 000 ампер этот ТТ будет выдавать только 83.33 ампера вместо 100 ампер, используемых для определения его классификации C400. Максимальное общее сопротивление цепи легко предсказать по закону Ома, при 430 вольт (ограничено магнитным сердечником трансформатора тока) и 83,33 ампер (ограничено током короткого замыкания системы):

    \[R_{total} = {V_W \over I_{fault}} = {430 \hbox{V} \over 83,33 \hbox{A}} = 5,16 \> \Omega\]

    Поскольку мы знаем, что общее сопротивление в этой последовательной цепи представляет собой сумму сопротивления обмотки ТТ, сопротивления провода и нагрузки реле, мы можем легко вычислить максимальное сопротивление провода путем вычитания:

    \[R_{общий} = R_{CT} + R_{провод} + R_{реле}\]

    \[R_{провод} = R_{всего} — (R_{CT} + R_{реле})\]

    \[R_{провод} = 5.{(0,232) (12) — 2,32} = 1,59 \> \Омега \hbox{ на 1000 футов}\]

    \[{4,66 \> \Omega \более 1,59 \> \Omega / \hbox{1000 футов}} = 2,93 \times \hbox{1000 футов} = 2930 \hbox{ футов}\]

    Конечно, это общей длины проводника , что означает, что для двухжильного кабеля между ТТ и реле защиты максимальное расстояние будет в два раза меньше: 1465 футов.

    Пример: сечение проводов цепи ТТ с учетом постоянного тока

    В предыдущем сценарии предполагается чисто переменный ток короткого замыкания.Реальные неисправности могут содержать значительные составляющие постоянного тока в течение коротких периодов времени, причем продолжительность этих переходных процессов постоянного тока связана с постоянной времени \(L \над R\) силовой цепи. Как упоминалось ранее, постоянный ток имеет тенденцию намагничивать ферромагнитный сердечник ТТ, предрасполагая его к магнитному насыщению. Таким образом, ТТ в этих условиях не сможет генерировать полное переменное напряжение, возможное во время контролируемых стендовых испытаний (например, трансформатор тока C400 в этих условиях не сможет работать до номинального напряжения на клеммах 400 В).Простой способ компенсировать этот эффект состоит в том, чтобы уменьшить напряжение обмотки ТТ на коэффициент, равный \(1 + {X \over R}\), отношение \(X \over R\) равно -коэффициент сопротивления энергосистемы в точке измерения. Снижение номинальных характеристик трансформатора обеспечивает запас прочности для наших расчетов, предполагая, что изрядная часть емкости магнитного сердечника трансформатора тока может потребляться намагничиванием постоянного тока во время определенных неисправностей, оставляя меньше магнитного «запаса» для генерирования напряжения переменного тока.

    Давайте повторим наши расчеты, предполагая, что теперь защищаемая энергосистема имеет коэффициент \(X \over R\), равный 14.Это означает, что наш трансформатор тока C400 (с максимальным внутренним напряжением обмотки 430 вольт) должен быть «снижен» до максимального напряжения обмотки:

    \[{430 \hbox{V} \over {1 + {X \over R}}} = {430 \hbox{V} \over {1 + 14}} = 28,67 \hbox{V}\]

    Если мы применим это пониженное номинальное напряжение обмотки к той же цепи трансформатора тока, мы обнаружим, что этого недостаточно для передачи 83,33 А через реле:

    При 0,5 Ом комбинированного сопротивления ТТ и реле (и без сопротивления провода), напряжение обмотки 28 В.67 вольт могут питать только 57,33 ампера, что намного меньше, чем нам нужно. Ясно, что этот ТТ не сможет работать в условиях неисправности, когда переходные процессы постоянного тока приближают его к магнитному насыщению.

    Модернизация ТТ до другой модели с более высоким классом точности (C800) и большим коэффициентом понижения тока (1200:5) улучшит ситуацию. Предполагая, что внутреннее сопротивление обмотки этого нового ТТ равно 0,7 Ом, мы можем рассчитать его максимальное внутреннее напряжение обмотки следующим образом: если этот ТТ рассчитан на подачу 800 вольт на свои клеммы при вторичном токе 100 ампер через 0.7 Ом внутреннего сопротивления, это должно означать, что вторичная обмотка ТТ внутри генерирует на 70 вольт больше, чем 800 вольт на его клеммах, или 870 вольт в чистом режиме переменного тока. При коэффициенте \(X \over R\) нашей энергосистемы, равном 14, для учета переходных процессов постоянного тока это означает, что мы должны снизить номинальное напряжение внутренней обмотки трансформатора тока с 870 вольт до 15 раз меньше, или 58 вольт. Применение этого нового ТТ к предыдущему сценарию неисправности:

    Расчет допустимого общего сопротивления цепи с учетом повышенного напряжения нового трансформатора тока:

    \[R_{общий} = {V_W \over I_{ошибка}} = {58 \hbox{V} \over 41.67 \hbox{ A}} = 1,392 \> \Омега\]

    Еще раз, мы можем рассчитать максимальное сопротивление провода, вычитая все остальные сопротивления из максимального общего сопротивления цепи:

    \[R_{провод} = R_{всего} — (R_{CT} + R_{реле})\]

    \[R_{проволока} = 1,392 \> \Омега — (0,7 \> \Омега + 0,2 \> \Омега) = 0,492 \> \Омега\]

    Таким образом, мы можем иметь до 0,492 \(\Омега\) сопротивления провода в этой цепи, оставаясь при этом в пределах номиналов ТТ. Используя медный провод 10 AWG (сопротивление 1 Ом на 1000 футов), мы получаем общую длину проводника 492 фута, что составляет 246 футов расстояния между клеммами трансформатора тока и клеммами реле.

    (PDF) Исследования по применению нового высоковольтного счетчика электроэнергии на 10 кВ на основе полностью волоконного оптического трансформатора тока

    высокого энергопотребления, большого расхода материалов и

    неудовлетворительной безопасности, а также проблем с традиционными трансформаторами

    .

    Электронные трансформаторы в основном включают резистивный делитель напряжения

    , емкостный делитель напряжения, трансформатор тока Роговского

    и другие электронные трансформаторы смешанного типа или оптические трансформаторы

    [4].По сравнению с традиционными электромагнитными трансформаторами

    , электронные трансформаторы не имеют сердечника

    и имеют простую и надежную структуру изоляции, малый вес

    и хорошую линейность, они свободны от ферромагнитного резонанса

    и насыщения и могут выводить цифровую величину. Электронный трансформатор напряжения

    GB/T20840.7 и электронный трансформатор тока

    GB/T20840.8 были выпущены, а

    реализованы в Китае в 2007 году.Учитывая класс напряжения, стоимость, структуру

    , стабильность и другие факторы, электронные трансформаторы смешанного типа

    в основном используются для счетчиков электроэнергии высокого напряжения

    для распределительной сети 10 кВ[5]. Электронные трансформаторы

    обладают вышеуказанными преимуществами, но на делители напряжения

    будут влиять стабильность, распределенная емкость,

    изменение температуры, напряжение на землю и другие факторы, а

    трансформаторы тока Роговского также зависят от температуры

    и внешних факторов. магнитного поля и имеют

    недостатки, такие как измерение мертвой зоны, существующей при

    малой токовой и выходной характеристике, на которую влияет обмотка катушки

    и способ интегрирования[6].

    Таким образом, высоковольтный счетчик электроэнергии, основанный на новом принципе измерения тока

    , может быть исследован на основе электронного высоковольтного счетчика электроэнергии

    , успешно разработанного

    в настоящее время.

    III. НОВЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 10кВ

    НА ОСНОВЕ ЦЕЛЬНОВОЛОКОННОГО ОПТИЧЕСКОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА

    Для преодоления недостатков трансформаторов тока для

    токовых высоковольтных счетчиков электроэнергии, в данной статье

    мы предлагаем один новый высоковольтный счетчик электроэнергии с использованием

    общеволоконный оптический трансформатор тока, со структурой

    цельноволоконный оптический трансформатор тока + токовый метод напряжения

    трансформатор + блок учета энергии.

    A. Полностью волоконный оптический трансформатор тока

    Полностью волоконный оптический трансформатор тока основан на магнитооптическом эффекте Фарадея

    . Свет, излучаемый источником света, проходит

    через ответвитель и затем поляризуется поляризатором, проходит

    через модулятор для фазовой модуляции и делится на

    два перпендикулярных луча в направлении поляризации и

    проходит через проводящее волокно, а затем входит в сенсор

    волокно, и два луча подвергаются когерентному стеку

    фотоэлектрического детектора на конце сенсорного волокна.

    При отсутствии тока в первичном проводнике оба пучка

    имеют одинаковую относительную скорость распространения, а именно

    нет разности фаз на сумме когерентности на детекторе

    ; при подаче тока со скоростями распространения

    оба луча будут иметь относительное изменение, а именно будет

    разность фаз и изменится интенсивность наложенного света на

    детекторе.Текущий размер соответствующего первичного проводника

    можно измерить путем измерения интенсивности света

    . Как показано на Рисунке I.

    Используя овальное волокно с высоким двойным лучепреломлением и метод коррекции обратной связи по току

    , полностью волоконный оптический

    трансформатор тока, описанный в этой статье, полностью решает

    проблемы защиты от вибрации и ударов, масштабное производство,

    температурная компенсация, долговременная стабильность и слабое измерение сигнала

    , существующее в отрасли, и имеет много преимуществ

    , таких как хорошие изоляционные свойства и электромагнитная

    совместимость, быстрая скорость отклика, широкий диапазон измерения

    частот, большой динамический диапазон, а также низкоуглеродистая и

    защита окружающей среды.

    B. Преобразователь напряжения методом тока

    Токовый метод используется для отбора проб напряжения

    нового счетчика электроэнергии высокого напряжения 10 кВ, как показано на рисунке

    II: фаза A: сопротивление R1, после подключения серия с

    входным концом микротокового преобразователя T4, соединена с

    обоими концами измеряемого напряжения. Вход вторичной стороны

    конец микропреобразователя тока Т4 подключен параллельно

    с сопротивлением R4, из которых сегмент

    подключен к блоку учета электроэнергии U1 через потенциометр RP1.Так же как и

    фазы B и фазы C.

    Выходной конец и входной конец микродатчиков тока

    T4-T6 подлежат изоляции высокого/низкого напряжения. Блоки изоляции высокого/низкого напряжения

    могут быть изоляционными устройствами фотоэлектрического типа

    , волоконного типа, электромагнитного типа, электрического типа

    , масляной изоляции или твердой изоляции. Сопротивление

    R4-R6 может быть не только резистивной нагрузкой, но также

    емкостной нагрузкой, индуктивной нагрузкой или композицией.Преобразователи тока micro

    T4-T6 могут быть фотоэлектрическими преобразователями тока micro

    , волоконными преобразователями тока, электромагнитными преобразователями тока

    и поперечными преобразователями тока micro

    .

0 comments on “Схемы подключения электросчетчиков через трансформаторы тока: Подключение счетчика через трансформаторы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.