Как правильно выбрать трансформатор тока

Целью данной статьи является предоставление базовых знаний о процессе выбора трансформатора тока (ТТ) для цепей учета или релейной защиты. Мы стремимся не только дать готовые ответы, но и стимулировать вас к самостоятельному поиску решений, что, несомненно, повысит ваш инженерный уровень.

Ключевые документы для выбора ТТ:

При выборе трансформатора тока мы будем опираться на два основных документа:

1. ГОСТ 7746-2015.Этот стандарт является основополагающим при выборе стандартных значений токов, мощностей и напряжений для электромеханических трансформаторов тока с напряжением от 0,66 кВ до 750 кВ.
2. В ПУЭ вы найдете требования к трансформаторам тока, применяемым в цепях учета, а также полезные рекомендации по их выбору.

Задача этой статьи – дать вам отправную точку в процессе выбора ТТ. Мы постараемся описать основные аспекты и дать необходимые знания, чтобы вы могли самостоятельно принимать обоснованные решения. Однако, окончательный выбор ТТ всегда требует индивидуального подхода, учитывающего специфику конкретной задачи.

Как выбрать номинальные параметры трансформаторов тока

Прежде чем определять номинальные параметры и проверять их на соответствие различным условиям, необходимо выбрать тип трансформатора тока (ТТ), его схему и вариант исполнения. В любом случае, номинальные параметры будут общими. Различия будут заключаться в некоторых критериях выбора, о которых пойдет речь ниже.

1. Номинальное рабочее напряжение ТТ. Данная величина должна быть больше или равна номинальному напряжению электроустановки, где требуется установить трансформатор тока.
2. Далее, перед нами встает вопрос выбора первичного тока ТТ. Величина данного тока должна быть больше значения номинального тока электрооборудования, где монтируется ТТ, но с учетом перегрузочной способности.

2.Проверка на термическую стойкость трансформатора тока (ТТ) показывает, выдержит ли он определённый ток короткого замыкания (IТ) в течение определённого времени (tT), не превысив при этом допустимой температуры. Другими словами, формула проверяет, сможет ли ТТ выдержать тепловое воздействие тока короткого замыкания.

В итоге, формула проверяет, не превысит ли нагрев ТТ допустимых пределов при воздействии тока короткого замыкания, учитывая время его протекания и характер тока (ударный или периодический).

Проверка трансформатора тока (ТТ) на электродинамическую стойкость нужна, чтобы убедиться, что он выдержит мощный удар, вызванный большим током короткого замыкания, и не сломается. Этот динамический удар может повредить ТТ, поэтому важно проверить его устойчивость к нему.

По сути, эта формула показывает, что ударный ток короткого замыкания (iуд) не должен превышать максимально допустимое значение, рассчитанное на основе номинального тока и коэффициента динамической устойчивости ТТ.

3. Третий важный шаг при выборе трансформатора тока (ТТ) – это проверка его мощности вторичной нагрузки. Необходимо, чтобы номинальная мощность вторичной обмотки ТТ (Sном) была больше или равна расчетной мощности вторичной нагрузки (Sнагр). Это условие записывается как Sном >= Sнагр.

Что такое вторичная нагрузка?

Вторичная нагрузка – это общее сопротивление всех устройств, подключенных к вторичной обмотке ТТ. Это включает в себя:

• Сопротивление измерительных приборов (амперметров, вольтметров и т.д.).
• Сопротивление реле (например, РТ-40 или современных).
• Сопротивление счётчиков.
• Сопротивление проводов и контактов, используемых для подключения всех этих устройств.

Общая мощность вторичной нагрузки рассчитывается как сумма всех сопротивлений (R) умноженная на квадрат вторичного тока ТТ (I2), который обычно составляет 1, 2 или 5 ампер, в зависимости от типа ТТ. То есть формула выглядит так: Sнагр = R * I2².

Как определить вторичную нагрузку:

• Теоретический расчёт: Можно рассчитать сопротивление каждого элемента и суммировать их.
• Измерение (если установка действующая): Можно измерить общее сопротивление с помощью вольтметра-амперметра или омметра.
• Данные из паспортов оборудования: Сопротивление или мощность отдельных приборов и реле можно найти в их технических паспортах или на сайтах производителей.

Как рассчитать сопротивление, если дана мощность:

Если в паспорте указана не величина сопротивления, а потребляемая мощность (P), то сопротивление (R) можно рассчитать, используя формулу: R = P / I², где I – это ток, при котором указана мощность.

Необходимо убедиться, что ТТ может “потянуть” все подключенные к нему устройства, и его номинальная мощность не меньше общей мощности вторичной нагрузки.

Важно отметить:

Помимо вышеописанных параметров, необходимо учитывать дополнительные требования к ТТ, применяемым в цепях релейной защиты и автоматики (РЗА) и в цепях учета. Эти требования включают проверку на соответствие Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТу.

Выбор ТТ подразумевает не только расчет номинальных параметров, но и учет способа подключения приборов, что влияет на сопротивление нагрузки. При этом, необходимо также соблюдать требования ПУЭ и ГОСТа, особенно когда ТТ используется в цепях РЗА и учета электроэнергии. Различные виды короткого замыкания (однофазное, двухфазное, трехфазное) также оказывают влияние на расчет общего сопротивления нагрузки.

Как выбрать ТТ для защиты

Трансформаторы тока (ТТ), используемые в цепях релейной защиты, обычно имеют классы точности 5Р и 10Р. Это означает, что их погрешность при измерениях не должна превышать 10%.

Для некоторых видов защит это требование точности (погрешность не более 10%) должно соблюдаться даже при максимальных значениях тока короткого замыкания.

В некоторых случаях, допускается погрешность ТТ больше 10%, но тогда нужно использовать специальные меры, чтобы гарантировать правильное срабатывание релейной защиты. Подробности о таких исключениях и мерах можно найти в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) вашего региона и соответствующих справочниках. Эта тема имеет много тонкостей и нюансов, которые нужно учитывать.

Почему именно такие классы точности?

Хотя 5Р и 10Р не самые высокие классы точности для нормальных условий работы, они вполне подходят для релейной защиты. Дело в том, что релейная защита (РЗА) работает в аварийных ситуациях, когда измеряемые величины (напряжение, ток, частота) могут значительно отклоняться от номинальных значений. Задача РЗА – как раз обнаружить эти отклонения (например, снижение напряжения, увеличение или уменьшение тока) и предотвратить аварию. Для этого ТТ должен уметь точно измерять значения, выходящие за пределы нормального рабочего диапазона.

ТТ для РЗА должны быть не столько точными в обычных условиях, сколько надежными и способными корректно измерять ток даже в экстремальных ситуациях, когда возникает короткое замыкание или другие аварийные режимы.

Как выбрать трансформаторы для цепей учета

Трансформаторы тока (ТТ), используемые в цепях учета электроэнергии, должны иметь класс точности не выше 0,5(S). Это нужно для обеспечения высокой точности измерений потребляемой электроэнергии.

Особенности ТТ для учета:

• Высокая точность:В отличие от ТТ для релейной защиты, ТТ для учета должны быть максимально точными в нормальных режимах работы.
• Неточности при авариях:Во время аварийных ситуаций, осциллограммы с ТТ для учета могут показывать искаженные графики тока и напряжения. Однако, это не критично, так как эти аварии обычно кратковременны.
• Финансовые последствия погрешности:Если не соблюсти класс точности ТТ в цепях коммерческого учета, накопленная погрешность за год может привести к значительным финансовым потерям.

Коэффициент трансформации и требования ПУЭ:

• ТТ для учета могут иметь завышенный коэффициент трансформации.
• Согласно пункту 1.5.17 ПУЭ7, при завышенном коэффициенте трансформации вторичный ток ТТ при максимальной загрузке должен быть не менее 40% от максимального тока счетчика, а при минимальной загрузке – не менее 5%. Это требование часто путают с обязательным критерием при проверке.

Требования ГОСТ:

• Согласно ГОСТу, вторичная нагрузка для классов точности до единицы включительно должна составлять 25-100% от номинального значения.

Диапазоны токов и классы точности:

Диапазоны по первичному и вторичному токам для разных классов точности должны соответствовать определенным табличным значениям (приведены в оригинальном тексте).

Сложности выбора:

• Выбор коэффициента трансформации ТТ для учета является более сложным, чем выбор для РЗА. Если для вторичного тока требования по нагрузке почти везде 25-100%, то для первичного тока нужно учитывать диапазон от 1% до 5% номинального, а также проверять погрешность. Поэтому нельзя ограничиться только одной таблицей для выбора.
• Выбор ТТ для учета требует учета множества факторов, включая точность, диапазон токов и соответствие требованиям ПУЭ и ГОСТ.

ТТ для учета должны быть очень точными, особенно в нормальном режиме работы, и их выбор требует внимательного анализа всех факторов, так как от этого зависит точность коммерческого учета электроэнергии.

Рекомендация: Для удобства выбора ТТ рекомендуется создать собственную таблицу. Если вы сталкиваетесь с подобными расчётами впервые, лучше доверить их специалистам — инженерам или электрикам.

Современные возможности выбора ТТ:

Некоторые производители ТТ предлагают услугу по проектированию индивидуальной модели ТТ на основании ваших требований. Это выгодно, особенно если вам нужно подбирать коэффициент трансформации, учитывать длину проводов и другие важные факторы. Это может снизить возможные ошибки и удорожание вашей схемы, даже по сравнению с покупкой стандартного ТТ. Важно узнать опыт других инженеров о таком подходе на практике.

Выбор ТТ — это важный этап. После выбора и установки ТТ, перед подключением оборудования, следует провести пусконаладочные испытания и измерения, чтобы убедиться в корректной работе.

Обратитесь в нашу электролабораторию и обеспечьте безопасность с гарантией качества!