Расчет трансформатора тока по нагрузке: Онлайн расчет трансформатора тока

Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ

17 января 2013 k-igor

Учет электроэнергии с потребляемым током более 100А выполняется счетчиками трансформаторного включения, которые подключаются к измеряемой нагрузке через измерительные трансформаторы. Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.

1 Номинальное напряжение трансформатора тока. 

В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.

2 Класс точности.

Класс точности измерительных трансформаторов тока определяется назначением электросчетчика. Для коммерческого учета класс точности должен быть 0,5S, для технического учета допускается – 1,0.

3 Номинальный ток вторичной обмотки.

Обычно 5А.

4 Номинальный ток первичной обмотки.

Вот этот параметр для проектировщиков наиболее важен. Сейчас рассмотрим требования по выбору номинального тока первичной обмотки измерительного трансформатора.

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора – отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Коэффициент трансформации следует выбирать по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме. Согласно ПУЭ допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

В литературе можно встретить еще требования по выбору трансформаторов тока. Так завышенным по коэффициенту трансформации нужно считать тот трансформатор тока, у которого при 25%-ной расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке будет менее 10% номинального тока счетчика.

А сейчас вспомним математику и рассмотрим на примере данные требования.

Пусть электроустановка потребляет ток 140А (минимальная нагрузка 14А). Выберем измерительный трансформатор тока для счетчика.

Выполним проверку измерительного трансформатора Т-066  200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Как видим 3,5А>2А – требование выполнено.

14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.

140*25/100 – 35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.

Вывод: измерительный трансформатор Т-066  200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.

По трансформаторам тока есть еще ГОСТ 7746—2001 (Трансформаторы тока. Общие технические условия), где можно найти классификацию, основные параметры и технические требования.

При выборе трансформаторов тока можно руководствоваться  данными таблицы:

Выбор трансформаторов тока по нагрузке

Обращаю ваше внимание, там есть опечатки =)

Советую почитать:

пусковой и номинальный ток, пример на 10 кВ

Суммарный нагрузочный ток на линию жилого, коммерческого объекта или предприятия в некоторых случаях может превышать ее фактические возможности. Правильный расчет трансформатора тока поможет обеспечить качество линейного преобразования, контроль и защиту электросети.

Содержание

1. Причины для установки токовых трансформаторов
2. Разновидности трансформаторов тока
3. Назначение
4. Тип монтажа
5. Конструкция первичной обмотки
6. Тип изоляции
7. Класс точности
8. Особенности выбора
9. Подбор токового трансформатора для организации релейной защиты
10. Нюансы выбора устройств для цепи учета
11. Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току
12. Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сети с изолированной нейтралью
13. Расчет трансформатора тока по мощности
14. Пример расчета на 10 кВ

Причины для установки токовых трансформаторов

Устройство предназначено для трансформации первичного значения тока до безопасного для сети. Трансформаторы также эксплуатируются с целью:

• разграничения низковольтной учетной аппаратуры и реле, подкинутых на вторичную обмотку, если в сети первичное высокое напряжение;
• повышения или понижения показателей напряжения;
• замера состояния электросети и параметров переменного тока;
• обеспечения безопасности ремонтных и диагностических работ;
• быстрой активации релейной защиты при коротких замыканиях;
• учета энергозатрат – с ними обычно совмещен электросчетчик.

Для измерения понадобится подключить ТТ в разрыв провода, а на вторичную отметку подсоединить вольтметр или амперметр, совмещенный с резистором.

Разновидности трансформаторов тока

Выбирать прибор, подходящий под напряжение сети или конкретные работы, необходимо на основании классификации по разным признакам.

Назначение

Существуют такие трансформаторы:

• измерительные – замеряют параметры цепи;
• защитные – предотвращают перегрузки, выход оборудования из строя;
• промежуточные – подключаются в цепь с релейной защитой, выравнивают токи в схемах дифзащиты;
• лабораторные – отличаются высокой точностью.

У лабораторных моделей больше коэффициентов преобразования.

Тип монтажа

Для частного дома и квартиры можно подобрать аппарат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на проходную изоляцию. Для измерения и лабораторных тестов используются переносные модели.

Конструкция первичной обмотки

Существуют шинные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, обмоткой петлевого типа и «восьмеркой») устройства.

Тип изоляции

Бывают следующие преобразователи:

• сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
• бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
• газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
• компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.

Компаунд имеет самые высокие показатели влагостойкости.

В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.

Класс точности

Класс точности токового трансформатора прописан в ГОСТ 7746-2001 и зависит от его назначения, а также параметров первичного тока и вторичной нагрузки:

• В условиях малого сопротивления происходит почти полное шунтирование намагниченной ветви. Прибор работает с большой погрешностью.
• При повышении сопротивления также увеличивается погрешность. Причина – функционирование устройства на участке насыщения.
• При минимальном номинале первичного тока трансформатор работает в нижней части намагниченной кривой, при максимальном – на участке насыщения.

Точный подбор трансформатора по классу точности можно произвести на основе таблицы.

Для устройств защиты класс точности также определяется по таблице.

Для энергоучета применяются модели с классом точности 0,2S — 0,5, для амперметров с минимальной чувствительностью – с 1-м или 3-м, для релейной защиты – 5P и 10Р.

Особенности выбора

В процессе выбора трансформатора тока необходимо руководствоваться базовыми параметрами:

• Номинал сетевого напряжения. Номинальный показатель должен превышать или быть равным рабочему напряжению.
• Ток первичной и вторичной обмотки. Первый показатель зависит от коэффициента трансформации, второй – зависит от того, какой счетчик.
• Коэффициент преобразования. Подбирается по нагрузке в аварийных случаях, но ПУЭ устанавливают необходимость монтажа устройств с коэффициентом, большим, чем номинальный.
• Класс точности. Зависит от целевого использования счетчика. На коммерческом предприятии оправданы приборы 0,5S, в частном доме – 1S.

Конструктивное исполнение определяется типом счетчика. Для моделей до 18 кВ подойдет однофазный или трехфазный аппарат. Если значение больше 18 кВ, используется трансформатор на одну фазу.

Подбор токового трансформатора для организации релейной защиты

Релейный токовый трансформатор отличается классом точности 10Р и 5Р. В ПУЭ установлено, что его погрешность не должна быть более 10 % по току и 7 градусов по углу. При превышении погрешности устанавливается дополнительное оборудование.

В нормальных условиях трансформаторное реле определяет тип поломки (низкое напряжение, повышенный/пониженный ток или частота). После измерения параметров и обнаружения отклонений активируется защита – сеть обесточивается.

Нюансы выбора устройств для цепи учета

К цепи учета для корректности замеров можно подключать приборы с классом точности не более 0,5(S). При наличии колебаний и аварий графики протекания тока и напряжения бывают некорректными. Несоблюдение класса точности может привести к завышению показателей счетчика.

В п. 1.5.17 ПУЭ установлено, что при завышенном коэффициенте трансформатор для цепи учета должен иметь вторичный ток:

• при максимальной нагрузке – не более 40 %;
• при минимальной нагрузке – не более 5 %;
• класс точности – от 25 до 100 % от номинала.

Коэффициент ТТ по мощности бывает от 1 до 5 % первички.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Табличный подбор оборудования целесообразно производить после уточнения технических параметров аппарата. Если они известны, стоит выбрать ТТ по таблице, где указана мощность, нагрузка и трансформационный коэффициент.

Для сети с напряжением 1,5 кВ применяется аналогичная таблица.

При табличном способе нужно учитывать, что вторичный ток прибора не должен быть больше 110 % от номинала.

Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сети с изолированной нейтралью

Простой измерительный аппарат предназначен для понижения номиналов напряжения, которое подается на измерители и защитные реле, подключенные к сети 6-10 кВ. Трансформатор исправно работает только в условиях заземления нейтрали.

При феррорезонансных реакциях (обрыв фазы ЛЭП, прикосновение ветвями, стекание капель росы по проводам, некорректная коммутация) существуют риски поломок трансформаторов напряжения.   Частота сбоев составляет 17 и 25 Гц. В этих условиях через первичную обмотку протекает сверхток и она перегорает.

Если используется схема «Звезда-Звезда», в условиях повышения напряжения повышается индукция магнитопровода. Прибор перегорает. Предотвратить этот процесс можно при помощи:

• уменьшения показателей рабочей индукции;
• подключения в сети устройств, демпфирующих сопротивление;
• создания трехфазного устройства с общей магнитной пятистержневой системой;
• эксплуатации аппаратов, подключенный в сеть при размыкании треугольника;
• заземления нейтрали посредством реактора-токоограничителя.

Простейший вариант – использовать специальные обмотки или релейные схемы.

Расчет трансформатора тока по мощности

Токовый трансформатор ставится на 3 жилы провода, но модели с классом точности 0,5S, где одно кольцо идет на одну фазу, можно подключать к одножильному кабелю. Перед установкой прибора производится его расчет.

Пример расчета на 10 кВ

Модели на 10 кВ подходят для коммерческого учета энергии. Для вычислений можно использовать онлайн-программу – калькулятор. После ввода данных в поля и нажатия кнопки расчета появится нужная информация.

Если программы нет, рассчитать параметры устройства можно самостоятельно. Понадобится перевести трехсекундный ток термической стойкости в односекундный. Для этого используется формула I3с=I1с/1,732.

Сложность применения данного аппарата – минимальный, около 10 А, силовой ток цепи.

Трансформаторы тока, устанавливаемые на производстве или в жилом многоквартирном доме, самостоятельно не рассчитываются. Понадобится обратиться в компанию энергоснабжения для получения ТУ с моделью узла учета и типом устройства, номиналом автоматов. Это исключает сложности самостоятельных вычислений.

https://

Как рассчитать нагрузку ТТ

Нагрузка трансформатора тока выражается в ВА. При использовании ТТ для измерения или защиты следует учитывать общую нагрузку ВА.

Общее сопротивление вторичной цепи ТТ, известное как нагрузка, представляет собой сумму сопротивлений вторичной обмотки ТТ, соединительных проводов (сопротивления выводов) и сопротивления реле/счетчика.

Таким образом, общая нагрузка ВА для КТ может быть рассчитана путем сложения следующих нагрузок ВА.

1. ВА нагрузка измерительного оборудования, такого как реле защиты и измерительные приборы
2. ВА нагрузка проводов, подключенных между трансформатором тока и реле/измерительным измерителем
3. Вторичное сопротивление трансформатора тока

Потребляемая мощность ВА счетчиков электроэнергии, вольтметра, амперметра, измерителя коэффициента мощности и реле защиты указана в каталоге прибора. Электронные счетчики и цифровые реле имеют меньшую нагрузку ВА по сравнению с аналоговыми счетчиками и электромеханическими реле.

При проектировании системы защиты или измерительной системы необходимо учитывать нагрузку ВА всех измерительных приборов и реле защиты для построения надежной измерительной и защитной системы.

Нагрузка ВА различного электрооборудования указана ниже.

ВА Нагрузку счетчика или реле защиты можно взять из паспорта производителя оборудования.

Нагрузка ВА на соединительные провода можно рассчитать по следующей математической формуле.

Нагрузка на провод в ВА= I ² * 2 D/  (CS x 57) 

Где: I = ток вторичной обмотки в амперах 
              D = длина провода в метрах.
             CS = площадь поперечного сечения подводящего провода.

Чем толще провод, тем меньше будет сопротивление, и в результате большей площади поперечного сечения проводника будет меньше ВА нагрузка соединительного провода. Измерительный прибор или реле защиты должны быть установлены как можно ближе к трансформатор тока, насколько это возможно, чтобы минимизировать сопротивление выводов. Сопротивление проводника зависит от температуры и измеряется при 75 Ом.0017 °С.

Сопротивление медного провода различной площади поперечного сечения при 75 °C указано ниже.

Сопротивление проводов можно рассчитать для 6-проводной и 4-проводной конфигурации. Три комплекта подключения ТТ могут быть подключены к реле или измерительной панели двумя способами.

1. 2 провода каждого трансформатора тока можно ввести в панель. Шесть проводов трех ТТ могут быть подключены к счетчику/реле защиты.
2. Общая точка может быть установлена ​​на контрольной клеммной колодке, а четыре провода могут быть подведены к реле/измерительной панели.

Схема подключения приведена ниже.

Если расстояние между ТТ и реле или панелью учета составляет 10 метров, общее расстояние составляет 10 x 2 = 20 метров для 6-проводного подключения. однако расстояние для 4-проводного соединения, когда один провод используется в качестве обратного, равно 1,2 x 10 = 12 метров. Это правило применимо для трехфазного подключения.

Вторичная обмотка трансформатора тока имеет много витков медного провода, и внутреннее сопротивление ТТ учитывается при расчете ВА нагрузки ТТ.

Таким образом, нагрузка трансформатора тока зависит от внутреннего сопротивления ТТ, сопротивления выводов и сопротивления реле.

, где,

RCT — Сопротивление Второе из CT
RL — Случайное сопротивление
RL — Случайное сопротивление
RL — Случайное сопротивление RL -0079
R (SEC)-общее бремя CT в OHM

 {"searchBar":{"inputPlaceholder":"Поиск по ключевому слову или задать вопрос","searchBtn":" Search","error":"Пожалуйста, введите ключевое слово для поиска"}}