Трансформатор струму - трансформатор, первинна обмотка якого підключена до джерела струму.
Вимірювальний трансформатор струму - трансформатор, призначений для перетворення струму (зменшення первинного струму) до значення, зручного для вимірювання. Первинна обмотка трансформатора струму включається послідовно в ланцюг з вимірюваним змінним струмом, а у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, пропорційний струму, що протікає в його первинній обмотці.
Трансформатори струму широко використовуються для вимірювання електричного струму і в пристроях релейного захисту електроенергетичних систем, в зв'язку з чим на них накладаються високі вимоги по точності. Трансформатори струму забезпечують безпеку вимірювань, ізолюючи вимірювальні ланцюги від первинного кола з високою напругою, часто складовим сотні кіловольт. До трансформаторів струму пред'являються високі вимоги по точності. Як правило, трансформатор струму виконують з двома і більше групами вторинних обмоток: одна використовується для підключення пристроїв захисту, інша, більш точна - для підключення засобів обліку і вимірювання (наприклад, електричних лічильників).
Вторинні обмотки трансформатора струму (не менше однієї на кожен муздрамтеатр) обов'язково навантажуються. Опір навантаження строго регламентовано вимогами до точності коефіцієнта трансформації. Незначне відхилення опору вторинної ланцюга від номіналу (зазначеного на табличці) по модулю повного Z або cos ф (зазвичай cos = 0.8 індуктив.) Призводить до зміни похибки перетворення і можливо погіршення вимірювальних якостей трансформатора. Значне збільшення опору навантаження створює високу напругу у вторинній обмотці, достатню для пробою ізоляції трансформатора, що призводить до виходу трансформатора з ладу, а також створює загрозу життю обслуговуючого персоналу. Крім того, через зростаючих втрат в осерді муздрамтеатр трансформатора починає перегріватися, що так само може привести до пошкодження (або, як мінімум, до зносу) ізоляції та подальшого її пробою.
Схема включення трансформатора струму
Коефіцієнт трансформації вимірювальних трансформаторів струму є їх основною характеристикою. Номінальний (ідеальний) коефіцієнт вказується на табличці трансформатора у вигляді відносини номінального струму первинної (первинних) обмоток до номінального струму вторинної (вторинних) обмоток, наприклад, 100/5 А чи 10-15-50-100 / 5 А (для первинних обмоток з декількома секціями витків).
де I1ном і I2ном - номінальні значення первинного і вторинного струму відповідно.
При цьому реальний коефіцієнт трансформації дещо відрізняється від номінального. Ця відмінність характеризується величиною похибки перетворення, що складається з двох складових - синфазной і квадратурної. Перша характеризує відхилення за величиною, друга відхилення по фазі вторинного струму реального від номінального. Ці величини регламентовані ГОСТами і служать основою для присвоєння трансформаторів струму класів точності при проектуванні і виготовленні. Оскільки в магнітних системах мають місце втрати пов'язані з намагнічуванням і нагріванням муздрамтеатру, вторинний струм виявляється менше номінального (тобто похибка негативна) у всіх трансформаторів струму. У зв'язку з цим для поліпшення характеристик і внесення позитивного зсуву в похибка перетворення застосовують віткових корекцію. А це означає, що коефіцієнт трансформації у таких відкоригованих трансформаторів не відповідає звичній формулі співвідношень витків первинної і вторинної обмоток.
Похибка трансформатора струму залежить від його конструктивних особливостей;
- перерізу магнітопроводу,
- магнітної проникності матеріалу муздрамтеатру,
- середньої довжини магнітного шляху,
- значення I1 * W1.
Залежно від пропонованих вимог, випускаються трансформатори струму з класами точності 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Зазначені цифри являють собою струмів похибка у відсотках номінального струму при навантаженні первинної обмотки струмом 100 - 120% для перших трьох класів і 50-120% для двох останніх. Для трансформаторів струму класів точності 0,2; 0,5 і 1 нормується також кутова похибка.
Похибка трансформатора струму залежить від вторинної навантаження (опір приладів, проводів, контактів) та від кратності первинного струму по відношенню до номінального. Збільшення навантаження і кратності струму призводить до збільшення похибки.
При первинних токах, значно менших номінального, похибка трансформатора струму також зростає.
Трансформатори струму класу 0,2 застосовуються для приєднання точних лабораторних приладів, класу 0,5 - для приєднання лічильників грошового розрахунку, класу 1 - для всіх технічних вимірювальних приладів, класів 3 і 10 - для релейного захисту.
Крім розглянутих класів випускаються також трансформатори струму з вторинними обмотками типів Д (для диференціальної захисту), 3 (для земляний захисту), Р (для інших релейних захистів).
Струмові кола вимірювальних приладів і реле мають малий опір, тому трансформатор струму нормально працює в режимі, близькому до режиму КЗ. Якщо розімкнути вторинну обмотку, магнітний потік в магнітопроводі різко зросте, так як він буде визначатися тільки МДС первинної обмотки. В цьому режимі муздрамтеатр може нагрітися до неприпустимої температури, а на вторинній розімкнутої обмотці з'явиться висока напруга, що досягає в деяких випадках десятків кіловольт.
Через зазначених явищ не дозволяється розмикати вторинну обмотку трансформатора струму при протіканні струму в первинній обмотці. При необхідності заміни вимірювального приладу або реле попередньо замикається накоротко вторинна обмотка трансформатора струму (або шунтируется обмотка реле, приладу).
Вбудовані трансформатори струму
Трансформатори струму можуть розташовуватися всередині трансформатора, часто поблизу заземленого рукава на стороні масла прохідних ізоляторів, а також на низьковольтних шинах. В даному питанні роль відіграють ціна, компактність і безпеку. При такому рішенні відпадає необхідність мати кілька окремих трансформаторів струму на сортувальній станції з зовнішньої і внутрішньої ізоляцією, розрахованою на високу напругу.
Трансформатори вбудовуються в масляні вимикачі або силові трансформатори.
Вбудовані трансформатори струму виконані у вигляді тороїда. Магнитопровод - стрічковий, виконаний з електротехнічної сталі. Роль первинної обмотки трансформатора струму виконує високовольтний ввід масляного виклюачтеля або силового трансформатора. Вторинна обмотка намотана рівномірно на муздрамтеатрі.
Вбудований трансформатор струму:
а - зовнішній вигляд; б - установка трансформатора струму 2 на високовольтному вводі 1
Класифікація трансформаторів струму
Трансформатори струму класифікуються за різними ознаками:
1. За призначенням трансформатори струму можна розділити на вимірювальні, захисні, проміжні (для включення вимірювальних приладів в струмові кола релейного захисту, для вирівнювання струмів в схемах диференціальних захистів і т. Д.) І лабораторні (високої точності, а також з багатьма коефіцієнтами трансформації ).
2. За родом установки розрізняють трансформатори струму:
а) для зовнішньої установки (у відкритих розподільних пристроях);
б) для закритої установки;
в) вбудовані в електричні апарати і машини: вимикачі, трансформатори, генератори і т. д .;
г) накладні - одягаються зверху на прохідній ізолятор (наприклад, на високовольтний ввід силового трансформатора);
д) переносні (для контрольних вимірів і лабораторних випробувань).
3. За конструкцією первинної обмотки трансформатори струму діляться на:
а) багатовиткові (котушкові, з петлевою обмоткою і з восьмерочной обмоткою);
б) одновиткового (стрижневі);
в) шинні.
4. За способом установки трансформатори струму для закритої і зовнішньої установки поділяються на:
а) прохідні;
б) опорні.
5. За виконання ізоляції трансформатори струму можна розбити на групи:
а) із сухою ізоляцією (фарфор, бакеліт, лита епоксидна ізоляція і т. д.);
б) з паперово-масляною ізоляцією і з конденсаторної паперово-масляною ізоляцією;
в) з заливкою компаундом.
6. За кількістю ступенів трансформації є трансформатори струму:
а) одноступінчасті;
б) двоступеневі (каскадні).
7. За робочою напругою розрізняють трансформатори:
а) на номінальну напругу понад 1000 В;
б) на номінальну напругу до 1000 В.
Перевірка схеми з'єднань трансформаторів струму
