Účel, zařízení a princip činnosti proudových transformátorů

Ve výkonových obvodech 380 V s vysokými proudy se podle PUE používá převodník speciální konstrukce, nazývaný proudový transformátor. S jeho pomocí je možné snížit hodnotu aktuálního indikátoru o počet případů specifikovaných technickými vlastnostmi. Abyste pochopili princip fungování těchto převodníků, budete se muset seznámit s jejich konstrukcí.

Designové vlastnosti

Transformátory elektrického proudu obsahují následující konstrukční prvky:

• uzavřené jádro (magnetický obvod);
• vinutí primární energie;
• sekundární (sestupná) cívka.

Primární vinutí je zapojeno do série s monitorovaným obvodem, takže jím protéká celý fázový proud. Sekundární cívka se načte na zařízení připojené k síti - ochranné relé nebo měřicí zařízení. Kvůli rozdílu v počtu závitů v každé z cívek je proudová složka v sekundárním vinutí snížena na hodnotu určenou transformačním poměrem.

Protože odpor zátěžových obvodů je zanedbatelný, předpokládá se, že tato zařízení pracují v režimu velmi blízkém zkratu.

Obvykle mají několik skupin sekundárních vinutí, z nichž každá se používá pro své vlastní účely. Lze je připojit k:

• ochranná zařízení (například napěťová relé);
• účetní a diagnostické vybavení;
• ovládací zařízení.

Odpor výstupních vinutí je přísně normalizován, protože i nepatrná odchylka od hodnoty uvedené v TU vede ke zvýšení chyby měření nebo ke zhoršení charakteristik odezvy.

Zásadní rozdíl mezi TT a souvisejícími napěťovými transformátory spočívá ve funkcích prováděných těmito zařízeními a v principu činnosti. Proudové transformátory primárně chrání připojenou zátěž a specifikovanou přesnost měření. Druhý typ se vyznačuje čistě převodním režimem provozu, který souvisí pouze s provozem v silových obvodech.

Klasifikace proudových transformátorů

Abychom pochopili, k čemu je TT určen, pomůže vám seznámení se s obecně přijímanou klasifikací těchto zařízení. Známé vzorky převáděcích zařízení se liší v následujících hlavních funkcích:

• Účel - funkce prováděná každým konkrétním zařízením.
• Způsob instalace na místě.
• Konstrukční prvky včetně celkového počtu závitů v primárním vinutí.
• Provozní napětí a typ izolace vodičů.
• Počet transformačních kroků.

Podle účelu jsou známé vzorky TT rozděleny na laboratorní, ochranné, měřicí a takzvané „mezilehlé“ přístroje.

Druhá kategorie je určena buď pro připojení měřicích přístrojů, nebo pro vyrovnání hodnot proudu v systémech diferenciální ochrany.

Podle způsobu instalace se rozlišují následující typy:

• pouze pro venkovní instalaci (ve spínacích skříních);
• pro vnitřní instalační schémata (ve vnitřních rozváděčích);
• převodníky zabudované do elektrických jednotek a spínacích zařízení, které zahrnují generátory a výkonové transformátory;
• stropní zařízení namontovaná na horní části konstrukce (na průchodkách).

Přenosné vzorky se používají jak pro laboratorní výzkum, tak pro kontrolu a měření.

Podle konstrukce primárního vinutí jsou proudová zařízení rozdělena na víceotáčkové, jednootáčkové a sběrnicové modely. V souladu s provozním napětím obvodů, ve kterých jsou tato zařízení instalována, jsou rozdělena na transformátory instalované v sítích do a více než 1000 voltů.

Podle typu použitých izolačních materiálů se tyto výrobky dělí na následující typy:

• se „suchou“ izolací na bázi porcelánu nebo epoxidové pryskyřice;
• s ochranou proti papírovému oleji nebo kondenzátoru;
• se složenou náplní.

Podle počtu dostupných transformačních stupňů jsou všechna známá zařízení instalovaná v napájecím obvodu jednostupňová a dvoustupňová (jejich jiný název je „kaskáda“).

Schémata připojení

Různé obvody pro připojení proudových transformátorů se liší hlavně v pořadí komutace primárního a sekundárního vinutí. První z nich se vyznačuje nejjednodušším sekvenčním připojením (tzv. „Tie-in“) do prasknutí sledované fázové sběrnice. Další věcí jsou sekundární obvody, skládající se z několika vinutí, které lze odpojit podle následujících schémat:

• "Plná hvězda, používá se, když je nutné sledovat aktuální parametry v každé z fází."
• „Neúplná hvězda“, používá se, když není potřeba ovládat všechny lineární měřicí obvody.
• Obvod pro fixaci proudů „nulové sekvence“, který obsahuje řídicí relé.

Z důvodu úspory peněz se na výstupních napáječích 6-10 kV často neinstalují tři, ale pouze dva měřicí transformátory (bez jedné fáze).

V tomto případě jsou sekundární vinutí zapnuta v neúplném hvězdném schématu. Společný obvod zvaný „test proudu s nulovou sekvencí“ je vytvořen připojením sekundárních vinutí k plné hvězdě. V tomto případě je řídicí relé, které je v něm použito, zahrnuto v přerušení společného vodiče („nula“). U tohoto typu odpojení je proud procházející vinutím tvořen všemi třemi fázovými vektory. Pokud jsou zátěže vyvážené, v případě jednofázových nebo dvoufázových zkratů se složka vzniklá z nevyváženosti uvolní v relé.

Hlavní parametry a charakteristiky proudových transformátorů

Technické parametry libovolného transformátoru proudu jsou popsány v následujících hlavních ukazatelích:

• třída zařízení;
• Jmenovité napětí;
• proudy v primární a sekundární cívce;
• Poměr transformace AC (jako poměr);
• přípustná chyba měření při připojení elektroměru;
• propustnost a průřez magnetického obvodu (jádra);
• velikost magnetické dráhy.

Jmenovité napětí v kilovoltech je obvykle uvedeno v pasu připojeném ke každému konkrétnímu zařízení. Jeho provozní hodnota se pohybuje od 0,66 do 1150 kV. Podrobnější informace o tomto a dalších indikátorech najdete v referenční literatuře o připojení transformátorů k elektroměrům.

Hodnotu jmenovitého proudu v primární cívce zjistíte také z průvodní technické dokumentace. V závislosti na konkrétním modelu převodníku se tento parametr může pohybovat od 1,0 do 40 tisíc ampér. Hodnoty indikátoru proudu v sekundární cívce jsou obvykle 1,0 nebo 5,0 A (v závislosti na parametrech primárního obvodu).

Někdy výrobce na základě objednávky vyrábí zařízení se sekundárními proudy 2,0 nebo 2,5 A.

Transformační poměr (multiplicita) je indikátorem podílu nebo poměru proudů primární a sekundární cívky. Mezní multiplicita je chápána jako poměr maximálního primárního proudu k jeho nominální hodnotě za předpokladu, že celková chyba při pevné sekundární zátěži nepřesáhne 10%. Nominální limitní poměr znamená stejný indikátor při optimálním zatížení.Tento parametr charakterizuje možnost normálního fungování ochranných zařízení v nouzových režimech.

Aktuální chyba

Podle GOST 7746-89 existují tři typy chyb pro CT - aktuální, úhlové a celkové. Jedná se o kvantitativní ukazatele odchylky hodnot sekundárního proudu vynásobené nominálním faktorem od primárního ukazatele.

Norma předepisuje výpočet takových chyb pouze v provozním režimu systému v ustáleném stavu (s konstantními parametry) a pouze v případě, že se forma primárního proudu neliší od sinusového.

Aktuální chyba uvedená v popisu multiplicity charakterizuje relativní rozdíl v efektivních hodnotách proudů, vyjádřený v procentech. Jeho úhlový ekvivalent je definován jako chyba mezi vektory dvou účinných složek proudu: základní pro primární obvod a první harmonická pro sekundární. Na základě těchto dvou hodnot se vypočítá celková chyba sečtením podle vzorce uvedeného v pokynech.

Hlavním účelem měření proudových transformátorů je připojení měřičů energie používaných k provozu třífázových elektrických vedení.