Зміст
- Що таке трансформатор струму та напруги
- Чим відрізняється трансформатор струму від трансформатора напруги
- Відмінність трансформатора струму від трансформатора напруги у схемі підключення
- Класи точності: чого вимагають ПУЕ і Кодекс комерційного обліку
- Коефіцієнт трансформації і навантаження вторинних кіл
- Чим відрізняються трансформатори струму від трансформаторів напруги за місцем установки
- Відмінності трансформатора струму та напруги від силового трансформатора
- Питання та відповіді
Обидва прилади зменшують електричну величину до безпечного рівня, але працюють з різними величинами й вмикаються в схему по-різному. Трансформатор струму (ТС) вмикається послідовно в коло й віддає у вторинну обмотку стандартні 5 А або 1 А. Трансформатор напруги (ТН) вмикається паралельно, як звичайне навантаження, і віддає 100 В або 100/√3 В. Звідси й головне практичне правило: у ТС не можна розмикати вторинне коло під навантаженням, а в ТН не можна його закорочувати.
Що таке трансформатор струму та напруги
Це дві групи вимірювальних трансформаторів, тобто приладів, які перетворюють високі значення струму й напруги в стандартизовані малі, придатні для лічильника, амперметра чи реле захисту. Без них лічильник на лінії 10 кВ довелося б вмикати безпосередньо, що фізично неможливо й небезпечно.
Трансформатор струму
Первинною обмоткою тут служить сама шина або провід, по якому тече вимірюваний струм, тому ТС завжди стоїть у розриві кола. Вторинний струм пропорційний первинному й обмежений стандартним значенням: 5 А у більшості українських установок, 1 А у схемах з довгими вторинними колами.
Коли вторинне коло розмикають під навантаженням, трансформатор намагається протиснути струм у нескінченний опір, і на затискачах з’являється небезпечна для людини напруга, що сягає кількох кіловольт. Саме тому перед від’єднанням лічильника вторинну обмотку спершу закорочують.
Що таке трансформатор напруги
ТН вмикається паралельно контрольованій ділянці, тобто між фазами або між фазою та землею, і працює в режимі, близькому до холостого ходу. Вторинна обмотка дає стандартні 100 В, а в схемах контролю ізоляції та однофазних виконаннях також 100/√3 В чи 100/3 В.
Потужність вторинної обмотки в цих приладів невелика й вимірюється у вольт-амперах: типові значення від 15 до 300 ВА залежно від класу точності. Закорочення вторинної обмотки для ТН аварійне, бо еквівалентне короткому замиканню на стороні високої напруги через запобіжники.
Чим відрізняється трансформатор струму від трансформатора напруги
Різниця не зводиться до вимірюваної величини: вона проходить через схему ввімкнення, аварійний режим, класи точності й навіть те, де прилад фізично стоїть.
| Параметр | Трансформатор струму | Трансформатор напруги |
|---|---|---|
| Що вимірює | Струм у колі | Напругу між фазами або фаза-земля |
| Ввімкнення | Послідовно, в розрив кола | Паралельно, як навантаження |
| Робочий режим | Близький до короткого замикання | Близький до холостого ходу |
| Вторинна величина | 5 А або 1 А | 100 В, 100/√3 В |
| Аварійний режим | Розмикання вторинного кола | Закорочення вторинного кола |
| Вимірювальні класи точності | 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1 | 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3 |
| Захисні класи | 5P, 10P | 3P, 6P |
| Потреба на 0,4 кВ | Є при потужності понад 50 кВт | Немає |
Окремо варто дивитися на літеру S у класі: вона означає розширений діапазон нормування похибки, від 1% номінального струму, тоді як звичайний клас нормується від 5%. Для об’єкта з нерівномірним навантаженням це різниця між коректним рахунком і систематичною недорахованою енергією.
Відмінність трансформатора струму від трансформатора напруги у схемі підключення
Схеми ввімкнення дзеркальні, і з цього випливають протилежні правила безпечної роботи.
- ТС розриває фазний провід: струм проходить крізь первинну обмотку, у вторинне коло вмикаються струмові котушки лічильника й реле.
- ТН приєднується до тих самих фаз паралельно, його вторинні кола захищають автоматичними вимикачами, встановленими якомога ближче до виводів.
- У ТС вторинну обмотку перед роботами закорочують, у ТН навпаки, від’єднують і ніколи не замикають.
- Обидві вторинні обмотки заземлюють, щоб при пробої ізоляції висока напруга не потрапила в кола вимірювання.
Для точок комерційного обліку третього й четвертого рівнів напруги Кодекс комерційного обліку електричної енергії прямо забороняє використовувати вторинні обмотки ТС, призначені для обліку, для будь-яких інших цілей. Тобто одну обмотку не можна поділити між лічильником і захистом.
Класи точності: чого вимагають ПУЕ і Кодекс комерційного обліку
Клас точності обирають не за бажанням, а за напругою й приєднаною потужністю. Мінімальні вимоги для розрахункового обліку задає таблиця 1.5.2 ПУЕ, глава 1.5.
| Напруга | Приєднана потужність | Клас ТС | Клас ТН |
|---|---|---|---|
| 220–750 кВ | будь-яка | 0,2S | 0,2 |
| 110–150 кВ | будь-яка | 0,2S | 0,2 |
| 6–35 кВ | будь-яка | 0,5S | 0,5 |
| 0,4 кВ | понад 50 кВт | 0,5S | не застосовується |
| 0,4 кВ | до 50 кВт | не потрібен | не застосовується |
Кодекс комерційного обліку дає ту саму логіку в іншій системі координат, через рівні напруги: четвертий рівень (понад 154 кВ) вимагає 0,2 для обох приладів, третій і другий (від 1 до 154 кВ) 0,5, а на першому рівні (до 1 кВ) трансформатори напруги не застосовують узагалі. Якщо в проєкті на лінію 10 кВ стоїть ТС класу 1, вузол обліку не приймуть.
Коефіцієнт трансформації і навантаження вторинних кіл
На шильдику коефіцієнт записують дробом: 100/5 у трансформатора струму означає 100 А у первинному колі при 5 А у вторинному, 10000/100 у трансформатора напруги означає 10 кВ при 100 В на виході. Множник для лічильника отримують із цього ж дробу, тому помилка в підборі одразу псує розрахунки.
Друга частина роботи стосується вторинних кіл, і тут нормовані конкретні межі:
- струм у вторинній обмотці ТС при максимальному навантаженні має бути не менше 40% номінального струму лічильника для класу 0,5S і не менше 20% для класу 0,2S;
- при мінімальному навантаженні не менше 5% і 1% відповідно;
- втрати напруги в колах ТН не повинні перевищувати 0,25% номінальної напруги для класу 0,5S і 0,12% для класу 0,2S;
- вторинні обмотки з’єднують із лічильником мідним ізольованим проводом, а не алюмінієвим.
Звідси й типова причина відмови в допуску вузла обліку: трансформатор струму взяли «на виріст», навантаження мале, вторинний струм не дотягує до нижньої межі, і показання пливуть.
Чим відрізняються трансформатори струму від трансформаторів напруги за місцем установки
Фізично прилади стоять у різних точках схеми, і це помітно вже на етапі компонування підстанції.
- ТС ставлять у кожному приєднанні, де потрібен облік або захист: на вводах, відхідних лініях, секційних вимикачах.
- ТН ставлять на систему шин, бо напруга спільна для всіх приєднань цієї секції, і один прилад обслуговує кілька лічильників.
- В обладнанні 6–10 кВ обидва типи монтують усередині комірок: камери КСО комплектують трансформаторами напруги й трансформаторами власних потреб, ТС стоять у комірках з вимикачами.
- У комплектних трансформаторних підстанціях лічильник підмикають через трансформатори струму на стороні 0,4 кВ, і саме тому в комплектації КТП прилади обліку йдуть окремим рядком.
Питання та відповіді
Чому вторинну обмотку вимірювального трансформатора заземлюють?
Для безпеки персоналу. Якщо ізоляція між обмотками пробита, заземлення не дає високій напрузі потрапити на затискачі лічильника.
Що означає літера S у класі точності 0,5S?
Розширений діапазон нормування похибки. Такий трансформатор тримає клас починаючи з 1% номінального струму, а звичайний з 5%.
Чи можна підключити до однієї вторинної обмотки і лічильник, і релейний захист?
Ні для точок комерційного обліку високих рівнів напруги. Для цього в трансформатора передбачають окремі осердя з різними класами, наприклад 0,5S і 5P.
Чим трансформатор струму відрізняється від струмових кліщів?
Принцип однаковий, призначення різне. Кліщі це переносний прилад для разових замірів, а трансформатор струму вбудований елемент схеми з нормованим класом точності.
Чи є прилади, що поєднують обидві функції?
Так, комбіновані блоки трансформатор струму й трансформатор напруги в одному корпусі. ПУЕ дозволяє їх для розрахункового обліку за умови відповідності класів точності.
Чи можна живити обладнання від трансформатора напруги?
Ні. Його вторинна потужність вимірюється десятками вольт-амперів, для живлення ставлять окремий трансформатор власних потреб.
Як часто перевіряють вторинні кола обліку?
Не рідше одного разу на три роки. Результати оформлюють протоколом і вносять до паспорта-протоколу вузла обліку.
Чи ставлять трансформатор струму на нульовий провід?
Для обліку ні, його ставлять у фазні проводи. Охоплення всіх жил разом застосовують в іншій задачі, для виявлення струмів витоку.
Що буде, якщо клас точності нижчий за нормативний?
Вузол обліку не допустять до експлуатації. Обладнання доведеться міняти, бо привести клас точності до норми налаштуванням неможливо.