Трансформаторы тока подключение

Схемы соединений обмоток ТТ и реле

В данной статье речь пойдет о типовых схемах соединений обмоток трансформаторов тока (ТТ) и реле.

В трехфазных электрических сетях переменного тока всех классов напряжения ТТ для питания устройств РЗ устанавливаются в двух или в трех фазах: как правило, в сетях 6 и 10 кВ с малыми токами замыкания на землю в двух фазах (А и С), в сетях 35 кВ и обязательно в сетях 110 кВ и выше в трех фазах. Все три фазы оснащаются ТТ и в сетях напряжением до 1 кВ, если они работают с глухозаземленной нейтралью.

При выполнении токовых защит используются следующие четыре схемы соединения вторичных обмоток ТТ и токовых цепей реле тока [Л1, с.41]:

• полная звезда (трехфазная, трехрелейная);
• неполная звезда (двухфазная, двухрелейная);
• неполная звезда с реле в обратном проводе (двухфазная, трехрелейная);
• включение реле на разность токов двух фаз (двухфазная, однорелейная).

Схемы характеризуются отношением тока в реле lр к вторичному I2 току ТТ, называемым коэффициентом схемы.

Важное отличие измерительного трансформатора тока от обычного силового

Независимо от сопротивления потребителя (это может быть подключение к электросчетчику, защитному устройству, и прочему) сила тока остается неизменной и зависит только от нагрузки на первичную обмотку.

При размыкании вторичной обмотки трансформатора тока во время работы силовой линии, напряжение на контактах достигнет огромного значения (по закону Ома стремится к бесконечности). В результате могут выйти из строя полупроводниковые приборы измерения. Кроме того, есть риск повреждения изоляции обмотки трансформатора, и поражения персонала электротоком. Поэтому, при отключении счетчика от трансформаторов тока, вторичная обмотка обязательно замыкается накоротко с помощью перемычки «К» (на иллюстрации).

Важно: Для обеспечения безопасности операторов и защиты оборудования, один из контактов вторичной обмотки заземляется («N» на иллюстрации).

Таким подсоединением уравнивается потенциал вторичной обмотки и земли. Работа с приборами учета и контроля становится безопасной для персонала.

Конструктивное исполнение прибора оптимизировано для соединения со счетчиками, поэтому случайное использование трансформатора тока в иных целях исключено.

Можно сказать, что трансформатор тока для счетчика работает по принципу вала отбора мощности на двигателе. Только его использование не несет потери для основной линии электроснабжения.

Как установить трансформатор тока

По роду и способу установки они делятся на:

1. Проходные;
2. Опорные;
3. Встроенные в электрооборудование;
4. Для электроустановок до 1 кВ или выше;
5. Для наружной установки в ОРУ (открытых распределительных устройствах);
6. Для внутренней установки в ЗРУ (закрытых распределительных устройствах).

Зачастую в цепях с маломощными двигателями и трансформаторами рассчитанных на 1 кВ и ниже установка трансформатора тока не требуется. Это всевозможные понижающие трансформаторы освещения, компрессоры, вентиляторы, обогревательные системы. Вообще, в быту трансформаторы тока устанавливаются крайне редко, разве что на трансформаторах, питающих целые районы или группы домов.

Трансформатор тока подключение

Рассмотрим несколько вариантов подключения трансформаторов тока в цепи трёхфазного напряжения.

Эта схема, где три трансформатора тока соединены в звезду, широко применена для защиты цепей от однофазных и многофазных коротких замыканий. Если в цепях протекает ток ниже того, на который настроены реле КА1-КА3, то это называется рабочим нормальным режимом работы и ни одна из защит не будет срабатывать. Ток, который протекает через реле К0 считается как геометрическая сумма токов всех трёх фаз. При увеличении тока в одной из фаз вырастит ток и в цепи защитного трансформатора сработает одно или несколько реле КА1-КА3, в зависимости от места повышения тока. Это необязательно случится при коротком замыкании, даже если нагрузка на контролируемом оборудовании будет выше номинальной, то произведёт отключение. Тем самым спасая дорогостоящее электрооборудование от ненормального режима работы. При замыкании на землю ток появится и в цепи реле К0, тем самым отключая электроустановку.

Схема с трансформаторами применяется для защиты от межфазных замыканий для организации цепей с заземлённой нейтралью. Схема с неполной звездой чаще всего используется для маломощных источников и потребителей, когда существуют и дополнительные виды разнообразных защит.

Такой вид соединения в треугольник, с одной стороны и в звезду с другой — используется в электроустановках для дифференциальной защиты.

Подключение трансформаторов тока, таким образом, даёт возможность защиты от межфазных замыканий и превышения тока в каждой из фаз, но отсутствует отключение при коротком замыкании на землю. Поэтому подключается так в исключительных очень редких случаях.

Схемы подключения

Электротехнические счетчики и трансформаторы соединяются с учетом требований безопасности и правил работы, а также особенностями самого прибора. Минимальная температура установки — +5˚ по Цельсию. В противном случае не получится корректного технического соединения – приборы, работающие с напряжением и токами, плохо переносят низкие температуры.

Если требуется подключить трансформатор на улице в холодное время года, необходимо сооружать специальный шкаф – утепленный и герметичный. Сам прибор обычно устанавливают на высоте 1-1,7 метра.

Установка счетчика с трансформаторами тока

Не всегда есть возможность измерять потраченную электроэнергию через счетчик, подсоединенный к сети питания напрямую (в розетку). В цепях с напряжением в 380 Вольт и пределами токов больше 100А – соответственно и потребление вырастает до 60 кВт – требуется монтаж измерительного трансформатора тока. Подобное соединение мастера называют косвенным, но такой способ дает наиболее точные данные. Кроме этого есть и еще два метода:

• полукосвенное;
• звезда.

Первое используется на промышленных предприятиях и крупных заводах с расходом мощности выше 0,4 кВт и током силой более 100А.

Схема «звезда» в свою очередь может быть полной и неполной. Для полной звезды подойдут устройства с равномерным распределением нагрузки и симметричным токовым потоком. Трансформатор устанавливается на все фазы, а релейная обмотка соединяется по форме звезды.

Неполная – двухфазная двухрелейная схема с образованием части звезды. Данная схема быстро реагирует на короткие замыкания (кроме заземления), а также есть возможность установки на межфазных щитках.

Установка многовиткового измерителя

Трехфазный счетчик трансформаторного включения используют в многопроводных сетях. При многовитковых соединениях первичную обмотку катушки заменяют на кабельную. Прибор контролирует движение тока по вторичной обмотке. В остальном – трансформатор работает по тому же принципу, что и оборудование другого типа.

Десятипроводная схема

Данный способ подключения подходит для использования в мощных силовых цепях, работа которых обеспечивается трансформаторами. Развязка гальванического типа подходит для промышленных и бытовых нужд и гарантирует безопасность эксплуатации оборудования. Последовательность соединения по клеммам (от первой к последней):

• фаза, вход (А);
• измеряющий контур фазного механизма, вход;
• измерительный привод, выход (А);
• клемма, фаза, вход;
• измеряющий контур фазного механизма, выход (В);
• фаза, выход (В);
• фаза, вход (С);
• контур, измерение фазы – вход.

Десятипроводная схема не требует отключения электропитания при замене счетчика и выполнении других работ. Токовые цепи надежно заземляются, что исключает возможность накопления нежелательного потенциала. Каждая фаза собирается независимо друг от друга – в случае поломки на одной другие продолжат работу.

Семипроводная схема

Подобная схема подключения имеет ряд преимуществ и некоторые недостатки. Незначительно отличается от десятипроводной. Работать со счетчиком удобно – нет необходимости отключать систему полностью при проведении работ со щитком, приборами учета и трансформаторами.

Благодаря заземленным токовым цепям на выходах вторичных обмоток не накапливается опасный потенциал, который часто приводит к коротким замыканиям и сгоранию оборудования. К общей сети подключается испытательная коробка, которая позволяет безопасно отсоединять цепи питания.

Семипроводной способ – один из устаревших, используется редко. Электромонтажеры профессиональных компаний не рекомендуют подключаться более современными способами.

Схема с совмещенными цепями

Подобная схема существенно отличается от предыдущих. Трансформаторы тока с совмещенными цепями подсоединяются через специальные перемычки (путь получается от L1 к L2).

Такая схема подключения трансформатора к счетчику не соответствует обновленным правилам безопасности, действующим сегодня. Поэтому использовать совмещенные цепи запрещено – как на производстве, так и в бытовых условиях.

Другие системы подсоединения

Кроме указанных, существуют и иные схемы подключения счетчика к трансформатору. Использование испытательной колодки в соединении – согласно п. 1.5.23 Правил устройства электроустановок – необходимо при активации образцового прибора учета. Это дополнительное оборудование, которое позволяет шунтировать и отключать токовые цепи, активировать счетчики без снижения нагрузки напряжения. Еще один момент – возможность пофазного снятия показаний.

Основа соединения через испытательную коробку – десятипроводная схема. Отличие состоит в установке между прибором учета и трансформаторной конструкцией переходного блока с необходимыми защитными и распределительными функциями.

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ Двухфазно КЗ АВ или ВС
При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Монтаж измерительных трансформаторов тока

Направление монтажа трансформаторов тока

Определите направление энергопотока в кабеле, на котором вы собираетесь выполнить измерения. P1 обозначает сторону, на которой находится источник тока, а P2 – сторону потребителя.

Клеммы S1/S2 (k/l)

Точки подключения первичной обмотки отмечены буквами «K» и «L» или «P1» и «P2», а точки подключения вторичной обмотки – буквами «k» и «l» или «S1» и «S2». При этом необходимо подключать полюса таким образом, чтобы «направление энергетического потока» было направлено от К к L.

Подключение в обратном порядке клемм S1/S2 приводит к неправильным результатам измерения, а в Emax и установках КРМ может привести к ошибкам регулирования.

Длина и сечение провода в измерительном трансформаторе тока

Потребляемая мощность (в Вт), полученная в результате потерь в линии, рассчитывается следующим образом:

• для CU: 0,0175 Ом *мм² / м
• для AI: 0,0278 Ом *мм² / м

L = длина провода в метрах (прямой и обратный провод)

I = сила тока в амперах

A = поперечное сечение провода в мм²

Быстрый обзор (потребляемая мощность медного провода) для 5 A и 1 A:

При каждом изменении температуры на 10 °C поглощаемая кабелем мощность возрастает на 4 %.

Последовательное подключение измерительных приборов к трансформатору тока

Pv = UMG 1 + UMG 2 +….+ Pпровод + Pклеммы ….?

Параллельное включение / трансформатор суммарного тока

Если измерение тока происходит через два трансформатора тока, то необходимо запрограммировать в трансформаторе тока общий коэффициент трансформации.

Пример: Оба трансформатора тока имеют коэффициент трансформации 1 000 / 5A. Измерение суммы происходит через трансформатор суммарного тока 5+5/5A.

В этом случае универсальный измерительный прибор должно быть настроено следующим образом:

Первичный ток: 1 000 A + 1 000 A = 2 000 A

Вторичный ток: 5 А

Заземление трансформаторов тока

Согласно VDE 0414 вторичная обмотка трансформаторов тока и напряжения, начиная со стандартного напряжения 3,6 кВ, должна быть заземлена. При низком напряжении можно обойтись без заземления, если на трансформаторе нет металлических поверхностей, с которыми возможно соприкосновение по большой площади. Обычно трансформаторы низкого напряжения заземляют. Как правило, для заземления используется S1. Возможно также заземление через S1(k)-клемму или через S2(k)-клеммы. Помните: заземление всегда выполняется с одной и той
же стороны!

Использование защитных измерительных трансформаторов

При дооснащении измерительного прибора и исключительной доступности защитного сердечника рекомендуется использовать многовитковый катушечный трансформатор тока 5/5 для разделения защитного сердечника.

Соединение обмоток реле и трансформаторов тока

Принцип воздействия токового трансформатора не имеет существенных отличий от подобных характеристик стандартного силового прибора. Особенностью первичной трансформаторной обмотки является последовательное включение в измеряемую электрическую цепь. Кроме всего прочего, обязательно присутствует замыкание на вторичную обмотку на разные, подключенные друг за другом приборы.

В полную звезду

В условиях стандартного симметричного уровня токового протекания, трансформатор устанавливается на всех фазах. В этом случае вторичная трансформаторная и релейная обмотка объединяются в звезду, а связка их нулевых точек выполняется посредством одной жилы «ноль», а зажимы на обмотках подсоединяются.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Таким образом, трехфазное короткое замыкание характеризуется протеканием токов в обратном кабеле в условиях двух реле. Для двухфазного короткого замыкания, протекание тока отмечается в единственном или сразу в паре реле, согласно фазовому повреждению.

В неполную звезду

Особенностью двухфазной двухрелейной схемы подсоединения с образованием неполной звезды. К достоинствам такой схемы можно отнести реагирование на любой вид короткого замыкания, кроме земли фазы, а также вероятность применения данной схемы на междуфазных защитах.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Таким образом, в условиях различных типов короткого замыкания, токовые величины в реле, а также уровень его чувствительности, будут разнообразными.

Недостаток подсоединения в неполную звезду представлен слишком низким коэффициентом чувствительности, по сравнению со схемой полной звезды.

Проверка трансформатора на работоспособность требуется, если имеются подозрения на его неисправность. Как проверить трансформатор мультиметром – инструкцию вы найдете в статье.

Как правильно установить заземление на даче, расскажем тут.

Как правильно выбрать провод заземления и какие марки наиболее популярны, читайте далее.

Особенности монтажа электронного счетчика

Электрический счетчик разрешено монтировать прямым способом. А еще его можно смонтировать с помощью ТТ, применяющиеся в предприятиях.

Выбирая электросчетчик стоит обязательно учитывать общую мощь расходуемой энергии. Если расход составляет при одновременно включенных устройствах порядка 7 кВт, счетчик можно установить на 5-40А, но лучше, если поставить его на 5-60А.

Щит в квартиру выбирают в соответствии с номенклатурой и габаритами планируемого оборудования.

В отличие от трансформатора напряжения у трансформатора тока режим холостого хода является аварийным. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе ТТ равен разности магнитных потоков, создаваемых первичной и вторичной обмотками. В нормальных условиях работы трансформатора он невелик. Однако при размыкании цепи вторичной обмотки в сердечнике будет существовать только магнитный поток первичной обмотки, который значительно превышает разностный магнитный поток. Потери в сердечнике резко возрастут, трансформатор перегреется и выйдет из строя («пожар стали»). Кроме того, на концах оборванной вторичной цепи появится большая ЭДС, опасная для работы оператора. Поэтому трансформатор тока нельзя включать в линию без подсоединённого к нему измерительного прибора. В случае необходимости отключения измерительного прибора от вторичной обмотки трансформатора тока, её обязательно нужно закоротить. Согласно ПУЭ вторичная обмотка ТТ обязательно должна заземляться (для защиты от поражения электрическим током при пробое изоляции, либо при индуктировании высокого напряжения из-за обрыва вторичной цепи).