Первичная и вторичная обмотки
Первичная обмотка является частью сети, несущей фактический ток нагрузки. Вторичные цепи трансформатора обычно состоят из нескольких блоков, каждый из которых имеет свой собственный магнитный сердечник и обмотку.
Понимание коэффициентов трансформаторов тока на магнитных высоковольтных приборах (на фото: трансформаторы тока 245 кВ, кредит: weiku.com)
Трансформатор имеет коэффициент преобразования номинального тока, как, например, 200/1 A, с указанием номинального первичного тока и соответствующего номинального вторичного тока.
Часто желательно, чтобы трансформатор имел несколько коэффициентов. Это может означать, что все или некоторые из обмоток имеют более одного отношения, из которого можно выбирать. Выбор желаемого соотношения может быть сделан на месте и изменен позже, если это необходимо.
Для трансформаторов тока с несколькими коэффициентами есть две возможности:
- Первичная пересадка или
- Вторичное повторное подключение.
Рисунок 1 - Вторичное повторное подключение (слева) и первичное повторное подключение (справа) обмотки трансформатора тока
Первичное соединение для повторного подключения означает, что соединение первичной цепи должно быть изменено для изменения отношения. Обычно существуют только две альтернативы соединения, имеющие отношение 2: 1.
Пример ниже:
200-400 / 1/1 A
Коэффициент можно выбрать как 200/1 A или 400/1 A. Выбор влияет на все вторичные обмотки. Вторичные данные ядра, за исключением отношения, остаются неизменными с любым из вариантов соотношения. Подчеркнутое значение показывает используемое в настоящее время отношение.
Вторичное повторное соединение означает, что отношение может быть изменено путем использования отводов в каждом из вторичных сердечников. Существует более двух альтернатив соотношения, с неравномерным соотношением.
Пример ниже:
600/1 + 200-300-400 / 1/1 A
Один из сердечников (600/1 А) имеет фиксированное отношение, тогда как с двумя другими сердечниками отношение может быть выбрано с помощью вторичного повторного соединения. Вторичные данные ядра будут меняться вместе с выбором отношения. Подчеркнутое значение показывает используемое в настоящее время отношение, где существует возможность выбора.
Рисунок 2 - Однофазный трансформатор тока с масляной изоляцией напряжением 66 кВ с тремя вторичными сердечниками
Рисунок 3 - Однофазный опорный токовый трансформатор с внутренним расположением эпоксидной смолы на 12 кВ с двумя вторичными сердечниками
Где:
- Клеммы среднего напряжения
- Первичная обмотка
- Магнитная цепь
- Вторичная обмотка
- Эпоксидное тело
- Вторичные выходы
- Базовая плита
- Крышка вторичных клемм, используемых для герметизации на выходе
При идеальном трансформаторе тока в условиях короткого замыкания всегда есть баланс с амперными оборотами, что означает, что произведение первичного тока и первичной обмотки оказывается равным произведению оборотов вторичного тока и вторичной обмотки.
I 1 × N 1 = I 2 × N 2
Рисунок 4 - Принципиальное представление трансформатора магнитного тока
Эквивалентная схема
Поведение трансформаторов тока и соответствие основным электрическим законам можно продемонстрировать с помощью эквивалентной схемы, показанной ниже.
Рисунок 5 - Эквивалентная схема трансформатора магнитного тока
Из вышеприведенной эквивалентной схемы видно, что с неидеальным трансформатором всегда имеются некоторые ошибки, включенные в измерение. Эти ошибки в основном вызваны током возбуждения (I e) и током нагрузки (I 2), который вводит как ошибки отношения, так и ошибки угла между уменьшенным первичным током и фактическим вторичным током.
Можно также заметить, что если вторичная сторона ТТ оставлена замкнутой (с бесконечной нагрузкой связано), весь первичный ток начинает возбуждать КТ, приводя к перегрузке и индуцированному опасному напряжению во вторичных клеммах.
Подробные основные данные описывают основные характеристики в отношении предполагаемого приложения. Эти данные могут быть выражены в соответствии с рекомендациями одного из нескольких международных стандартов, таких как IEC, британские стандарты или IEEE. Ниже приводятся стандарты, предусмотренные IEC (3.14).
К проблеме обращается пример. Здесь предполагается, что для измерения энергии и максимальной токовой защиты используется трехфазный трансформатор тока, имеющий указанные ниже метки данных.
200-400 / 1/1 A
| 1S1-1S2 | 5VA класс 0, 5 | FS5 |
| 1S1-1S3 | Класс 10VA 0, 5 | FS5 |
| 2S1-2S2 | 10VA | 5P10 |
| 2S1-2S3 | 20ВА | 5P10 |
| 12/28 / 75кВ 50 Гц | 40 (1s) / 100kA |
200-400 / 1 / 1A
Трансформатор имеет двойное отношение повторного подключения (от вторичных) и двух вторых ядер. Номинальный первичный ток составляет 200А или 400А. Номинальный вторичный ток равен 1 А.
Если не указано иное, максимальный непрерывный допустимый первичный ток будет таким же, как номинальный первичный ток. В некоторых случаях специально указано, что максимально допустимый непрерывный ток составляет, например, 120% от номинального первичного тока.
- 1S1-1S2 5VA класс 0, 5 Fs5
- 1S1-1S3 10VA класс 0, 5 Fs5
Первый вторичный сердечник предназначен для измерения. Выбор отношения между 200 / 1A и 400 / 1A производится вторичным повторным подключением. Соединение между 1S1 и 1S2 дает отношение 200 / 1A, тогда как 1S1 и 1S3 дает отношение 400 / 1A.
Класс точности этого измерительного ядра равен 0, 5. Чтобы соответствовать этому классу точности, трансформатор должен удовлетворять определенным требованиям относительно текущей ошибки и ошибки смещения фаз, как показано ниже. Эти ограничения распространяются на вторичное бремя от 25 до 100% от номинальной нагрузки.
Рисунок 6 - Требования к измерениям трансформатора тока для классов 0, 5 и 0, 2 в соответствии со стандартами IEC. На развернутых линиях показано поведение трансформатора, используемого в приведенном выше примере
Вторичная номинальная нагрузка измерительного сердечника изменяется в соответствии с используемым вторичным повторным подключением (постукиванием). При максимальном соотношении (400 / 1A) номинальная нагрузка составляет 10 ВА и с самым низким коэффициентом (200/1A) номинальная нагрузка составляет 5 ВА.
Коэффициент безопасности инструмента (Fs) описывает насыщенность трансформатора номинальными коэффициентами первичного тока. Это важный фактор для обеспечения возможности подключенных измерительных устройств выдерживать впрыскиваемые токи во время сбоев системы электропитания.
Первичный ток 5 раз (Fs 5) номинальный первичный ток вызывает общую ошибку не менее 10%. Защитная функция для измерительных приборов тем лучше, чем меньше предельный коэффициент перегрузки по току. Следует также отметить, что данное предельное значение предельного тока действует с заявленной номинальной нагрузкой и может быть изменено, если фактическое бремя отличается от номинальной нагрузки.
- 2S1-2S2 10 ВА 5P10
- 2S1-2S3 20 VA 5P10
Второй вторичный сердечник предназначен для защиты. Выбор отношения между 200 / 1A и 400 / 1A производится вторичным повторным подключением. Соединение между 1S1 и 1S2 дает отношение 200 / 1A, тогда как 1S1 и 1S3 дает отношение 400 / 1A.
Вторичная номинальная нагрузка измерительного сердечника изменяется в зависимости от используемого вторичного повторного подключения (постукивание). При максимальном соотношении (400 / 1A) номинальная нагрузка составляет 20 ВА и с самым низким коэффициентом (200/1A) номинальная нагрузка составляет 10 ВА.
Маркировка 5P10 представляет собой комбинацию из двух вещей: класс точности 5P и предел точности 10. Полная маркировка 5P10 указывает, что составная ошибка не будет превышать 5% с десятикратным номинальным первичным током при подключении номинальной вторичной нагрузки.
Коэффициент ограничения точности изменяется по отношению к фактической связанной нагрузке. Например, если было использовано отношение 400 / 1A, а общая связанная фактическая нагрузка, включая все выводы и подключенные устройства, составляла 15 ВА, тогда предел точности был бы следующим:
20/15 × 10 ≈ 13, 3 (фактический предел точности)
Если вместо этого использовалось соотношение 200 / 1А, фактический предел точности был бы следующим:
10/15 × 10 ≈ 6, 7 (фактический предел точности)
12/28 / 75KV
12 кВ - это самое высокое напряжение для оборудования (значение RMS). 28кВ - номинальная частота мощности, выдерживающая напряжение (значение испытания RMS). 75 кВ - номинальный импульс молнии, выдерживающий напряжение (пиковое значение теста).
40 (1s) / 100kA
Это означает, что короткий тепловой ток, выдерживающий уровень 40 кА / 1 с (RMS), и динамический ток, выдерживающий уровень 100 кА (пиковое значение).
Получите бесплатные инструменты для трансляций инструментов: Скачать
Ссылка // Справочник по автоматизации распространения (прототип) - ABB