Измерительные трансформаторы

Включение измерительных приборов, реле защиты и автоматики непосредственно в цепи высокого напряжения чрезвычайно усложнило бы эти аппараты, так как изоляцию их обмоток и контактов нужно было бы выполнять на высокое напряжение. Кроме того, токопроводящие части таких приборов и реле при включении их в цепи с большими токами должны были бы иметь значительные сечения, что во много раз увеличило бы расход проводниковых материалов. Поэтому в электротехнических установках широко используют так называемые измерительные трансформаторы. Они обеспечивают изоляцию цепей высокого напряжения от цепей измерения, защиты и автоматики, а также преобразуют большие токи, протекающие в мощных электрических цепях, в малые, протекающие через обмотки приборов и реле.
По назначению и конструкции различают два типа измерительных трансформаторов — трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Трансформаторы тока. Трансформаторы тока предназначены для преобразования больших токов в токи, допустимые для измерительных приборов массового выпуска. Вторичные обмотки трансформаторов тока изготовляют, как правило, на номинальный ток 5А и иногда на 1 и 10 А. Первичную обмотку выполняют с малым числом витков, а иногда обмоткой служит шинопровод первичного тока, на который надевают катушку вторичной обмотки. Между первичной и вторичной обмотками должна быть изоляция, соответствующая классу напряжения первичной стороны.
Число аппаратов и приборов, которые допускается подключать к вторичной обмотке трансформатора тока, выбирают по суммарному сопротивлению их обмоток. При этом необходимо учитывать сопротивления соединительных проводов и кабелей, так как допустимое сопротивление, которое можно подключать к трансформатору тока, очень невелико (примерно 0,5—1 Ом). Если суммарное сопротивление приборов превысит допустимое, будет снижена точность измерений.
Трансформаторы тока во многих случаях изготовляют не в виде отдельного прибора, а встраивают в проходные изоляторы или выводы высоковольтных аппаратов (выключателей, трансформаторов и т.п.).
Обозначение типа трансформатора тока характеризует первичную обмотку (О — одновитковый, Ш — шинный), изоляцию (JI —литая, Ф — фарфоровая), установку (П — проходной, Н — наружной установки). Повышенной электродинамической устойчивости соответствует буква У. Встроенные трансформаторы тока обозначают буквами ТВ или ТВГ.
Обмотки трансформаторов тока характеризуются классом точности, показывающим величину ошибки, вносимой трансформатором в показания измерительных приборов. Класс точности показывает. погрешность в процентах номинальной измеряемой величины. Применяется пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10.
Литая изоляция изготовляется из эпоксидной смолы, которой заливают обмотки в специальной форме.
Аппараты класса точности 0,2 применяют как эталоны и для лабораторных измерений, классов точности 0,5 и 1 — для питания счетчиков и измерительных приборов (например, счетчики, по которым производят расчет за электроэнергию с энергосистемой, должны иметь класс точности 0,5); класса точности 3 — для питания цепей защиты и указателей (индикаторов). Аппараты класса точности 10 промышленность не выпускает, но при сопротивлении внешних цепей более допустимого трансформаторы классов точности 1 и 3 будут работать в классе точности 10, что разрешается для питания реле прямого действия и оперативных цепей.
Конструкции трансформаторов тока ТПОЛ и ТФН на напряжения 10 и 110 кВ показаны на рис. 71, а характеристики основных типов трансформаторов тока приведены в табл. 13.
Вследствие большой разницы в числе витков первичной и вторичной обмоток (коэффициент трансформации трансформатора тока может достигать 200 и более) напряжение во вторичной обмотке, когда она разомкнута, значительно превышает падение напряжения в первичной цепи. Поэтому во избежание поражения током и пробоя вторичная обмотка всегда должна быть включена на нагрузку или закорочена.
Трансформаторы напряжения. Трансформаторы напряжения — это обычные трансформаторы, рассчитанные на очень малую мощность (500—2500 В-А). Для возможности различного включения реле и измерительных приборов выводы вторичной обмотки таких трансформаторов сделаны в начале и конце каждой фазной обмотки. Напряжение вторичной обмотки обычно составляет 100 или
Для схемы контроля изоляции трансформаторы напряжения часто изготовляют пяти стержневыми с двумя вторичными обмотками, одну из которых, соединенную в незамкнутый (открытый) треугольник, используют в схеме контроля изоляции. Классы точности трансформаторов напряжения соответствуют классам точности трансформаторов тока. Трансформаторы на первичное напряжение до 20 кВ выпускают в трехфазном и однофазном исполнении, а на напряжение 35 (27,5) кВ и выше — только в однофазном. Конструкции трансформаторов напряжения НОМ-35 и НКФ-110 показаны на рис. 72, а технические данные основных типов трансформаторов напряжения приведены в табл. 14.
Трансформаторы напряжения характеризуются значительной допустимой перегрузкой (до 8—10-кратной), что во многих случаях позволяет использовать их для питания оперативных цепей защиты, автоматики и телемеханики. Как правило, их подключают к главным шинам (или отпайкам от шин к соответствующему основному аппарату) через разъединители и высоковольтные предохранители. В открытых распределительных устройствах 20—35 кВ с мощностью короткого замыкания выше 1000 MB-А последовательно с предохранителями устанавливают токоограничивающие сопротивления. При напряжении 110 кВ и выше трансформаторы напряжения подключают только через разъединители. Во многих случаях трансформатор напряжения и разрядники подсоединяют через один общий разъединитель, а иногда и без разъединителя — наглухо.
В установках 110 кВ и выше иногда вместо трансформаторов напряжения применяют емкостные делители напряжения ПИН. Он состоит из нескольких соединенных последовательно конденсаторов, вследствие чего напряжение на каждом из них равно фазовому (при включении делителя фаза — земля), деленному на число конденсаторов. Измерительные приборы включают в этом случае через изолировочный трансформатор, обеспечивающий безопасность обслуживания вторичных цепей. Точность измерений с помощью делителя ПИН ниже любого класса точности и допустима только для указательных приборов.