Трансформатор тока и напряжения: в чем разница

Содержание

• Что такое трансформатор тока и напряжения
• Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения
• Отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения в схеме подключения
• Классы точности: чего требуют ПУЭ и Кодекс коммерческого учёта
• Коэффициент трансформации и нагрузка вторичных цепей
• Чем отличаются трансформаторы тока от трансформаторов напряжения по месту установки
• Отличия трансформатора тока и напряжения от силового трансформатора
• Вопросы и ответы

Оба прибора уменьшают электрическую величину до безопасного уровня, но работают с разными величинами и включаются в схему по-разному. Трансформатор тока (ТТ) включается последовательно в цепь и отдаёт во вторичную обмотку стандартные 5 А или 1 А. Трансформатор напряжения (ТН) включается параллельно, как обычная нагрузка, и отдаёт 100 В или 100/√3 В. Отсюда и главное практическое правило: у ТТ нельзя размыкать вторичную цепь под нагрузкой, а у ТН нельзя её закорачивать.

Что такое трансформатор тока и напряжения

Это две группы измерительных трансформаторов, то есть приборов, которые преобразуют высокие значения тока и напряжения в стандартизированные малые, пригодные для счётчика, амперметра или реле защиты. Без них счётчик на линии 10 кВ пришлось бы включать непосредственно, что физически невозможно и опасно.

Трансформатор тока

Первичной обмоткой здесь служит сама шина или провод, по которому течёт измеряемый ток, поэтому ТТ всегда стоит в разрыве цепи. Вторичный ток пропорционален первичному и ограничен стандартным значением: 5 А в большинстве украинских установок, 1 А в схемах с длинными вторичными цепями.

Когда вторичную цепь размыкают под нагрузкой, трансформатор пытается протолкнуть ток в бесконечное сопротивление, и на зажимах появляется опасное для человека напряжение, достигающее нескольких киловольт. Именно поэтому перед отсоединением счётчика вторичную обмотку сначала закорачивают.

Что такое трансформатор напряжения

ТН включается параллельно контролируемому участку, то есть между фазами или между фазой и землёй, и работает в режиме, близком к холостому ходу. Вторичная обмотка даёт стандартные 100 В, а в схемах контроля изоляции и однофазных исполнениях также 100/√3 В или 100/3 В.

Мощность вторичной обмотки у этих приборов невелика и измеряется в вольт-амперах: типичные значения от 15 до 300 ВА в зависимости от класса точности. Закорачивание вторичной обмотки для ТН аварийно, потому что эквивалентно короткому замыканию на стороне высокого напряжения через предохранители.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения

Разница не сводится к измеряемой величине: она проходит через схему включения, аварийный режим, классы точности и даже то, где прибор физически стоит.

Отдельно стоит смотреть на букву S в классе: она означает расширенный диапазон нормирования погрешности, от 1% номинального тока, тогда как обычный класс нормируется от 5%. Для объекта с неравномерной нагрузкой это разница между корректным счётом и систематически недоучтённой энергией.

Отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения в схеме подключения

Схемы включения зеркальные, и из этого следуют противоположные правила безопасной работы.

• ТТ разрывает фазный провод: ток проходит сквозь первичную обмотку, во вторичную цепь включаются токовые катушки счётчика и реле.
• ТН присоединяется к тем же фазам параллельно, его вторичные цепи защищают автоматическими выключателями, установленными как можно ближе к выводам.
• У ТТ вторичную обмотку перед работами закорачивают, у ТН наоборот, отсоединяют и никогда не замыкают.
• Обе вторичные обмотки заземляют, чтобы при пробое изоляции высокое напряжение не попало в цепи измерения.

Для точек коммерческого учёта третьего и четвёртого уровней напряжения Кодекс коммерческого учёта электрической энергии прямо запрещает использовать вторичные обмотки ТТ, предназначенные для учёта, для любых других целей. То есть одну обмотку нельзя поделить между счётчиком и защитой.

Классы точности: чего требуют ПУЭ и Кодекс коммерческого учёта

Класс точности выбирают не по желанию, а по напряжению и присоединённой мощности. Минимальные требования для расчётного учёта задаёт таблица 1.5.2 ПУЭ, глава 1.5.

Кодекс коммерческого учёта даёт ту же логику в другой системе координат, через уровни напряжения: четвёртый уровень (более 154 кВ) требует 0,2 для обоих приборов, третий и второй (от 1 до 154 кВ) — 0,5, а на первом уровне (до 1 кВ) трансформаторы напряжения не применяют вообще. Если в проекте на линию 10 кВ стоит ТТ класса 1, узел учёта не примут.

Коэффициент трансформации и нагрузка вторичных цепей

На шильдике коэффициент записывают дробью: 100/5 у трансформатора тока означает 100 А в первичной цепи при 5 А во вторичной, 10000/100 у трансформатора напряжения означает 10 кВ при 100 В на выходе. Множитель для счётчика получают из этой же дроби, поэтому ошибка в подборе сразу портит расчёты.

Вторая часть работы касается вторичных цепей, и здесь нормированы конкретные пределы:

• ток во вторичной обмотке ТТ при максимальной нагрузке должен быть не менее 40% номинального тока счётчика для класса 0,5S и не менее 20% для класса 0,2S;
• при минимальной нагрузке — не менее 5% и 1% соответственно;
• потери напряжения в цепях ТН не должны превышать 0,25% номинального напряжения для класса 0,5S и 0,12% для класса 0,2S;
• вторичные обмотки соединяют со счётчиком медным изолированным проводом, а не алюминиевым.

Отсюда и типичная причина отказа в допуске узла учёта: трансформатор тока взяли «на вырост», нагрузка малая, вторичный ток не дотягивает до нижнего предела, и показания плывут.

Чем отличаются трансформаторы тока от трансформаторов напряжения по месту установки

Физически приборы стоят в разных точках схемы, и это заметно уже на этапе компоновки подстанции.

• ТТ ставят в каждом присоединении, где нужен учёт или защита: на вводах, отходящих линиях, секционных выключателях.
• ТН ставят на систему шин, потому что напряжение общее для всех присоединений этой секции, и один прибор обслуживает несколько счётчиков.
• В оборудовании 6–10 кВ оба типа монтируют внутри ячеек: камеры КСО комплектуют трансформаторами напряжения и трансформаторами собственных нужд, ТТ стоят в ячейках с выключателями.
• В комплектных трансформаторных подстанциях счётчик подключают через трансформаторы тока на стороне 0,4 кВ, и именно поэтому в комплектации КТП приборы учёта идут отдельной строкой.

Вопросы и ответы