Namen, zasnova in princip delovanja tokovnih transformatorjev

V napajalnih tokokrogih 380 V z visokimi tokovi se v skladu s PUE uporablja posebej zasnovana pretvorna naprava, imenovana tokovni transformator. Z njegovo pomočjo je mogoče zmanjšati vrednost trenutnega indikatorja za tolikokrat, kot je določeno s tehničnimi lastnostmi. Da bi razumeli načelo delovanja takšnih pretvornikov, se morate seznaniti z njihovo zasnovo.

Značilnosti oblikovanja

Električni tokovni transformatorji vsebujejo naslednje strukturne elemente:

• zaprto jedro (magnetno vezje);
• primarno napajalno navitje;
• sekundarna (spadajoča) tuljava.

Primarno navitje je zaporedno vezano na krmiljeno vezje, tako da skozi njega teče ves fazni tok. Sekundarna tuljava se naloži na napravo, ki je priključena na omrežje - zaščitni rele ali merilno napravo. Zaradi razlike v številu ovojev v vsaki od tuljav se komponenta toka v sekundarnem navitju zmanjša na vrednost, ki jo določa transformacijsko razmerje.

Ker je upor tokokrogov bremena nepomemben, se šteje, da te naprave delujejo v načinu, ki je zelo blizu kratkemu stiku.

Običajno imajo več skupin sekundarnih navitij, od katerih se vsaka uporablja za svoje namene. Lahko se povežejo z:

• zaščitne naprave (napetostni releji, na primer);
• računovodska in diagnostična oprema;
• nadzorna oprema.

Upornost izhodnih navitij je strogo standardizirana, saj že rahlo odstopanje od vrednosti, določene v specifikacijah, povzroči povečanje merilne napake ali poslabšanje odzivnih karakteristik.

Pomembna razlika med CT in sorodnimi napetostnimi transformatorji je v funkcijah, ki jih te naprave izvajajo, in principu delovanja. Tokovni transformatorji zagotavljajo predvsem zaščito priključnega bremena in določeno natančnost meritev. Za drugo vrsto je značilen čisto pretvorniški način delovanja, ki je pomemben samo za delovanje v močnostnih tokokrogih.

Razvrstitev tokovnih transformatorjev

Da bi razumeli, čemu je namenjen CT, bo pomagala seznanitev s splošno sprejeto klasifikacijo teh naprav. Znani vzorci pretvorniških naprav se razlikujejo po naslednjih glavnih značilnostih:

• Namen – funkcija, ki jo opravlja posamezna naprava.
• Način namestitve na mestu.
• Konstrukcijske značilnosti, vključno s skupnim številom ovojev v primarnem navitju.
• Delovna napetost in vrsta izolacije prevodnika.
• Število korakov transformacije.

Znane CT vzorce glede na namen delimo na laboratorijske, zaščitne, merilne in tako imenovane »vmesne« naprave.

Zadnja kategorija je namenjena bodisi povezovanju merilnih instrumentov bodisi za izenačevanje tokovnih vrednosti v sistemih diferencialne zaščite.

Glede na način namestitve ločimo naslednje vrste:

• samo za zunanjo montažo (v stikalnih omarah);
• za notranje inštalacijske tokokroge (v zaprtih stikalnih napravah);
• pretvorniki, vgrajeni v električne enote in stikalne naprave, ki vključujejo generatorje in močnostne transformatorje;
• nadzemne naprave, nameščene na vrhu konstrukcije (na pušah).

Prenosni vzorci se uporabljajo za laboratorijske raziskave ter za pregledovanje in merjenje.

Glede na zasnovo primarnega navitja so tokovne naprave razdeljene na večobratne, enoobratne in avtobusne. V skladu z delovno napetostjo tokokrogov, v katerih so te naprave nameščene, jih delimo na transformatorje, nameščene v omrežjih do in več kot 1000 voltov.

Glede na vrsto izolacijskih materialov, ki so v njih uporabljeni, so ti izdelki razdeljeni na naslednje vrste:

• s "suho" izolacijo na osnovi porcelana ali epoksi smole;
• z zaščito papir-olje ali kondenzator;
• s sestavljenim polnilom.

Glede na število razpoložljivih transformacijskih stopenj so vse znane naprave, nameščene v napajalnem krogu, enostopenjske in dvostopenjske (drugo ime je "kaskada").

Sheme povezav

Različna vezja za povezovanje tokovnih transformatorjev se razlikujejo predvsem po vrstnem redu preklapljanja primarnega in sekundarnega navitja. Za prvo je značilna najpreprostejša zaporedna povezava (tako imenovana "vstavitev") v prekinitev krmiljenega faznega vodila. Druga stvar so sekundarna vezja, sestavljena iz več navitij, ki jih je mogoče povezati po naslednjih shemah:

• »Polna zvezda, ki se uporablja, ko je treba nadzorovati trenutne parametre v posamezni fazi.
• »Delna zvezda«, ki se uporablja, kadar ni potrebe po nadzoru vseh linearnih merilnih vezij.
• Vezje za beleženje tokov "ničelnega zaporedja", ki vključuje krmilni rele.

Na odhodnih napajalnikih 6-10 kV, da bi prihranili denar, pogosto niso nameščeni trije, ampak samo dva instrumentalna transformatorja (brez ene faze).

V tem primeru so sekundarna navitja povezana v skladu z delnim zvezdnim vezjem. Običajno vezje, imenovano "testiranje toka ničelnega zaporedja", se oblikuje s povezovanjem sekundarnih navitij v polno zvezdo. V tem primeru je krmilni rele, ki se uporablja v njem, priključen na prekinitev skupne žice ("nič"). Pri odklopu te vrste je tok, ki teče skozi navitje, sestavljen iz vseh treh faznih vektorjev. Če so obremenitve uravnotežene, se v primeru enofaznih ali dvofaznih kratkih stikov komponenta, ki je posledica neuravnoteženosti, sprosti v releju.

Glavni parametri in značilnosti tokovnih transformatorjev

Tehnični parametri katerega koli tokovnega transformatorja so opisani z naslednjimi glavnimi kazalniki:

• razred naprave;
• nazivna napetost;
• tokovi v primarnih in sekundarnih tuljavah;
• AC transformacijsko razmerje (v obliki razmerja);
• dopustna merilna napaka pri priključitvi števca električne energije;
• prepustnost in presek magnetnega kroga (jedra);
• velikost magnetne poti.

Nazivna napetost v kilovoltih je običajno navedena v potnem listu, ki je priložen vsaki določeni napravi. Njegova delovna vrednost se giblje od 0,66 do 1150 kV. Če želite pridobiti popolnejše informacije o tem in drugih kazalnikih, preberite referenčno literaturo o priključitvi transformatorjev na električne števce.

Iz priložene tehnične dokumentacije je določena tudi vrednost nazivnega toka v primarni tuljavi. Odvisno od določenega modela pretvorniške naprave se lahko ta parameter giblje od 1,0 do 40 tisoč amperov. Vrednosti indikatorja toka v sekundarni tuljavi so običajno izbrane 1,0 ali 5,0 amperov (odvisno od parametrov primarnega tokokroga).

Včasih proizvajalec na zahtevo proizvaja naprave s sekundarnimi tokovi 2,0 ali 2,5 ampera.

Transformacijsko razmerje (množnost) je pokazatelj deleža ali razmerja tokov primarne in sekundarne tuljave. Največja večkratnost se razume kot razmerje med največjim primarnim tokom in njegovo nazivno vrednostjo, pod pogojem, da skupna napaka pri fiksni sekundarni obremenitvi ne presega 10%. Nazivna največja večkratnost pomeni enak indikator pri optimalni obremenitvi. Ta parameter označuje možnost normalnega delovanja zaščitnih naprav v nujnih načinih.

Trenutna napaka

V skladu z GOST 7746-89 obstajajo tri vrste napak za CT - trenutne, kotne in skupne. So kvantitativni kazalniki odstopanj vrednosti sekundarnega toka, pomnoženih z nazivnim koeficientom, od primarnega indikatorja.

Standard zahteva, da se takšne napake izračunajo samo v ustaljenem (s konstantnimi parametri) načinu delovanja sistema in le, če se oblika primarnega toka ne razlikuje od sinusne.

Tokovna napaka, omenjena pri opisovanju večkratnosti, označuje relativno razliko v vrednostih efektivnega toka, izraženo v odstotkih.Njegov kotni ekvivalent je definiran kot napaka med vektorjema dveh efektivnih tokovnih komponent: glavnega za primarni tokokrog in prvega harmonika za sekundarni. Na podlagi teh dveh vrednosti izračunamo skupni pogrešek tako, da ju seštejemo po formuli, navedeni v navodilih.

Glavni namen merilnih tokovnih transformatorjev je povezava naprav za merjenje energije, ki se uporabljajo za servisiranje trifaznih električnih vodov.