Назначение измерительных трансформаторов в сетях переменного тока

Измерительными трансформаторами (ИТ) называют устройства для безопасного и точного преобразования тока и напряжения в сетях среднего и высокого напряжения. Они понижают рабочие параметры до стандартных значений (например, 5 А или 1 А для тока, 100 В для напряжения), обеспечивают гальваническую развязку и передачу сигнала на приборы учёта, релейную защиту и системы автоматики.
Назначение и принцип действия измерительных трансформаторов связаны с их конструкцией. В основе работы ИТ — электромагнитная индукция. По конструкции устройства схожи с силовыми трансформаторами: магнитопровод и две обмотки. Такая схема обеспечивает точную передачу формы сигнала при понижении его уровня до безопасного.
ИТ позволяют подключать измерительное оборудование без риска, контролировать его загрузку, реагировать на аварии, вести коммерческий и технический учет.
Различают два основных типа ИТ:

• трансформаторы тока — подключаются последовательно;
• трансформаторы напряжения — включаются параллельно.

Измерительные трансформаторы напряжения: назначение и принцип работы

Трансформаторы напряжения (ТН) понижают высокое напряжение (обычно от 6 кВ и выше) до стандартного уровня 100 В, пригодного для измерительных и защитных устройств. Они обеспечивают гальваническую развязку, защищают аппаратуру и персонал.
Дополнительно могут использоваться как маломощные понижающие или повышающие трансформаторы (например, при испытаниях изоляции).
Функции ТН:

• изоляция измерительных цепей от высоковольтных;
• точная передача фазных или линейных напряжений;
• подача сигнала в системы автоматики и защиты.

Особенности работы:

• режим холостого хода;
• подключаются параллельно;
• понижают напряжение в заданной пропорции (например, 10 000/100 В);
• обеспечивают полную электрическую изоляцию между двумя обмотками.

Типы ТН различаются:

• количеством фаз — одно- (наиболее распространённые) или трехфазные;
• по подключению — фазные, междуфазные;
• конструкции — сухие (в помещении), масляные (на улице);
• назначению — измерительные (точность), защитные (устойчивость к перегрузкам).

Измерительные трансформаторы тока: назначение и особенности работы

Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для измерения тока и изоляции приборов от высоковольтной части сети. Используются в установках до и выше 1000 В. Позволяют применять стандартные приборы (на 5 А или 1 А) независимо от токов в первичной цепи.
Основные задачи ТТ:

• защита (изоляция измерительных и защитных цепей);
• измерение (точное соотношение между токами — первичным и вторичным);
• передача сигнала на реле защиты при коротких замыканиях или перегрузках.

Устройство, принцип работы

Первичная обмотка подключается последовательно в токовую цепь, а вторичная — к приборам. В нормальных условиях ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной, но в сотни раз меньше по величине.

Структура:

• первичная обмотка — обычно один виток (либо шина/кабель, проходящий через магнитопровод);
• вторичная обмотка — содержит десятки/сотни витков провода, всегда на 5 А;
• магнитопровод (замыкает магнитный поток, возникающий при протекании тока, направляет его во вторичную обмотку).

Важно. Вторичную обмотку нельзя оставлять разомкнутой. В отличие от трансформатора напряжения, вторичную цепь ТТ обязательно нужно замыкать на нагрузку (например амперметр или шунт). Иначе при наличии тока в первичной цепи на вторичной возникает высокое напряжение и появляется риск повреждения оборудования и получения травм персоналом.

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока различаются:

• по назначению — измерительные, защитные;

• конструкции — тороидальные, обмоточные, разъёмные;

• установке — для помещений и улиц;

• числу фаз — одно- или трехфазные.

В сетях 6–10 кВ трансформаторы могут устанавливаться в двух фазах (А и С) или во всех трёх. В сетях напряжением 35 кВ и выше — всегда в трёх. Вторичные обмотки соединяют в «звезду» (три фазы) или «неполную звезду» (две фазы); в релейной дифференциальной защите — подключаются по схеме «треугольник».

Расшифровка маркировки

Маркировка ИТ содержит информацию о типе, характеристиках и условиях эксплуатации. Правильное ее понимание помогает:

• подобрать трансформатор под задачу;

• избежать ошибок при монтаже;

• обеспечить совместимость с приборами учета и защиты;

• соответствовать требованиям ГОСТ и ПУЭ.

Пример маркировки трансформатора тока

Расшифровка ТОЛ-10-0,5S/10Р-100/5-УХЛ2:

• ТОЛ — трансформатор тока опорный литой;

• 10 — напряжение номинальное, кВ;

• 0,5S — класс точности измерения;

• 10Р — класс защиты;

• 100/5 — первичный/вторичный токи, А;

• УХЛ2 — исполнение (умеренный/холодный климат, размещение в помещении).

Пример маркировки трансформатора напряжения

Расшифровка ЗНОЛ-СВЭЛ-35 III

• ЗНОЛ — защитный напряжения однофазный литой;

• СВЭЛ — производитель — «Группа СВЭЛ»;

• 35 — напряжение номинальное, кВ;

• III — модификация конструкции.

Типы измерительных трансформаторов

Почему важно понимать маркировку и устройство

Понимание устройства, маркировки, а также назначения и конструкции измерительных трансформаторов помогает:

• точно подбирать оборудование под задачу;

• исключать ошибки в проектировании и монтаже;

• унифицировать приборы по току/напряжению;

• соблюдать нормы и обеспечивать безопасность эксплуатации.