Трансформаторы тока для электросчетчиков советы электрика

Трансформаторы тока для электросчетчиков – характеристики и варианты подключения

При эксплуатации энергетических систем разного типа часто возникают ситуации, требующие осуществить перевод электрических величин в аналоги с определенными соотношениями.

Трансформаторы тока для электросчетчиков позволяют значительно расширить стандартные пределы измерений приборами учёта.

Номинальное напряжение трансформатора тока

Одним из основных параметров, относящихся к трансформаторам тока для электрических счётчиков, является уровень номинального напряжения, который указывается в паспорте на прибор. Номинальные значения напряжения варьируется от 0.66кВт до 1150кВт:

  • 0,66 кВт;
  • 6.0 кВт;
  • 10 кВт;
  • 15 кВт;
  • 20 кВт;
  • 24 кВт;
  • 27 кВт;
  • 35 кВт;
  • 110 кВт;
  • 150 кВт;
  • 220 кВт;
  • 330 кВт;
  • 500 кВт;
  • 750 кВт;
  • 1150 кВт.

Номинальные значения уровня первичного тока на электрической цепи обозначают токовые показатели на первичной трансформаторной обмотке.

Параметры вторичного номинального тока — это стандартные показатели на обмотке вторичного типа. Определение таких токовых потоков осуществляется по номинальным значениям мощности и напряжения. При этом первичный тип обмотки подключается к источнику электрической энергии, а замыкание вторичной обмотки приходится на устройства измерительного или защитного типа, с низкими показателями внутреннего сопротивления.

Класс точности

При правильном выборе токового трансформаторного устройства у потребителя появляется реальная возможность подключать измерительные и защитные приборы к высоковольтным электрическим линиям. Уровень класса точности – одна из наиважнейших характеристик, указывающих на измерительную погрешность, которая не должна быть выше, чем параметры по нормативным документам.

Класс точности определяется несколькими основными факторами, включая погрешности по току и углу, а также показатели относительной полной погрешности. Первые два понятия всегда характеризуются током намагничивания.

Принцип работы трансформатора тока

В приборах промышленного назначения используется несколько классов точности:

В соответствии с действующим на сегодняшний день в нашей стране ГОСТом, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности, поэтому для показателей в ±40′ предполагается класс 0.5, а для ±80′ – класс 1.0. Следует отметить, что классы 3.0 и 10Р по существующим правилам не нормируются.

Наличие в маркировке буквенного обозначения «S» свидетельствует о классе точности в пределах 0.01-1.2. Класс 10Р используется в защитных цепях, а нормирование осуществляется в соответствии с относительной полной погрешностью не более десяти процентов. Допускается применение приборов с классом точности 1.0, но только если электрический счетчик обладает классом точности в две единицы.

Для учёта в коммерческой сфере уровень класса точности должен составлять 0.5S, а для учёта технического – 1.0S.

Номинальный ток вторичной обмотки

Строение вторичной обмотки у токовых трансформаторов, которые предназначены для напряжения не более тысячи вольт, имеет некоторые отличия. На высоковольтном приборе устанавливается как минимум две вторичные обмотки.

Принцип их действия аналогичен функционированию повышающего трансформатора. Вне зависимости от уровня мощности первичной обмотки, номинальные показатели тока на вторичной обмотке, как правило, стабильно составляют 5А.

Конструкция трансформатора тока

Номинальные значения вторичного тока «I2н» указываются в таблице прилагаемого к устройству паспорта. Номинальные токи на вторичной обмотке равны единице или 5А, но вторые показатели допускаются исключительно в устройствах с первичными токами, не превышающими 4000А.

Однако, допускается также изготовление современных токовых трансформаторных приборов по индивидуальным заказам с номинальными показателями токов вторичного типа на уровне 2.0А или 2,5А.

Существуют нормы и стандарты, по которым срок эксплуатации электросчетчика ограничен определенным периодом.

Инструкцию по монтажу однофазного счетчика смотрите здесь.

Варианты установки индукционного счетчика подробно рассмотрены в этом материале.

Номинальный ток первичной обмотки

В зависимости от конструкционных особенностей первичной обмотки, трансформаторы тока могут быть не только многовитковыми, но также одновитковыми и шинными.

На сегодняшний день наибольшее распространение получил второй вариант исполнения устройства.

Одновитковые модели токовых трансформаторов представлены разновидностями, не имеющими индивидуальную первичную обмотку или с наличием индивидуальной обмотки первичного типа.

Для одновитковых моделей без собственной первичной обмотки характерно встроенное, шинное или разъемное выполнение. Первичный токовый уровень, в этом случае, всегда определяется в соответствии со стандартизированными номинальными токами.

Токи номинальные первичного типа «I1н» указываются в паспортных табличных данных трансформаторного прибора, и определяют стандартные коэффициенты трансформации в виде соотношения номинальных токовых показателей на двух видах обмотки устройства.

Подбирать коэффициент трансформации необходимо в строгом соответствии с расчетной нагрузкой, а также с обязательным учетом возможности функционирования установленного устройства в аварийных ситуациях. Токовый номинал на первичной обмотке не может быть меньше, чем максимальные рабочие значения тока эксплуатируемой электрической установки: I2ном.тт>Imах.эу.

Схема подключения

Рассмотрим, как подключить трансформатор тока. В зависимости от конструктивных особенностей трансформатора тока для электрических счётчиков различается несколько видов таких приборов:

  • токовые трансформаторы, предназначенные для наружного монтажа в ОРУ;
  • токовые трансформаторы, предназначенные для закрытого монтажа распределительных устройств;
  • токовые трансформаторы встроенного типа;
  • токовые трансформаторы, предназначенные для монтажа на изоляторы проходного типа;
  • токовые трансформаторы в переносном или мобильном исполнении.

Токовыми трансформаторами обеспечивается полноценная изоляция эксплуатируемых силовых электрических цепей. Измерительное устройство в быту – гарантия безопасной работы, поэтому специалисты рекомендуют использовать так называемую гальваническую развязку. К недостаткам этого способа установки можно отнести достаточно большое количество электропроводов.

Подключение счетчика электрической энергии через токовые трансформаторы осуществляется посредством десятижильных кабелей. В конструкции применяются раздельные цепи, как на ток, так и напряжение. Стандартная схема установки предполагает обязательное подсоединение трех элементов электросчетчика с соблюдением правил полярности при прямом чередовании фаз относительно «U».

Схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока

В процессе самостоятельного монтажа измерительных приборов электрической энергии, токовые трансформаторы подключаются к цепным разрывам при помощи специальных, очень удобных в применении зажимов «Л-1» и «Л-2».

Электротехнический шкаф защищает счетчик от пыли, влаги, грязи. Щиток электрический под счетчик и автоматы – критерии выбора рассмотрим далее.

Знаете ли вы, что такое коэффициент трансформации счетчика электроэнергии? Читайте эту информацию, если интересно.

Видео на тему

Подключение трехфазного счетчика через трансформаторы тока

Широко распространённая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока (ТТ) применяется в электрических сетях напряжением 380 Вольт (мощность более 60 кВт и ток до 100 Ампер). Этот способ принято называть косвенным подключением, которое позволяет измерять большие нагрузочные токи посредством приборов учёта, рассчитанных на малую мощность (структурная схема включения приведена ниже).

Как видно из рисунка, этот метод существенно отличается от прямого включения, когда счётный прибор подключается непосредственно в фазные линии.

Воспользовавшись этим способом подсоединения трехфазного электросчетчика, удаётся снизить действующие в измерительных цепях токи до значений, определяемых коэффициентом передачи ТТ. Указанное пояснение позволяет понять, зачем применяется этот прибор (точнее для чего необходимо его включение в измерительную цепь).

Устройство и принцип работы измерительных трансформаторов

Классический трансформатор тока для счетчика представляет собой индуктивный преобразователь особой конструкции, в котором имеется две обмотки с различным количеством витков. Их число во вторичной однофазной катушке обычно меньше, чем в первичной обмотке.

Дополнительная информация. Применение трансформатора тока – один из способов снижения значений рабочих параметров с целью их измерения посредством обычных приборов.

При протекании тока в первичной обмотке ТТ, включенной последовательно в измеряемую линию, за счёт индуктивной связи во второй цепи начинает протекать нагрузочный фазовый ток меньшей величины. В эту же цепь включается токовая катушка бытового или промышленного трехфазного счѐтчика, рассчитанного на снятие текущих показаний расхода электроэнергии.

Токовые характеристики ТТ

Величина тока во вторичной цепи трансформаторного прибора зависит от коэффициента преобразования (Ктр), который может принимать стандартные значения из следующего ряда:

  • В пределах от 20/5 до 50/5;
  • В границах от 70/5 до 100/5;
  • А также в диапазоне от 200/5 до 500/5.

Обратите внимание! В этом списке приведены лишь наиболее употребительные значения Ктр для электросчётчиков (полный перечень приводится на рисунке ниже).

Из приведённой таблицы видно, что если мы выберем определённое значение тока во вторичной цепи (5 Ампер, например), то этот же параметр в первичной цепи трансформатора для счетчика может быть заметно больше (кратность составит от 4-х до 100 раз).

Преимущества и недостатки

Конструкция ТТ обеспечивает возможность безопасного подключения электросчетчика, который в нормальных условиях функционирует на рабочей сетевой частоте 50 Гц и номинальном токе во вторичной обмотке, равном 5-ти Амперам. Выбор значения Ктр = 100/5, например, позволяет рассчитать кратность передачи, обеспечивающей получение в нагрузочной цепи тока в 100 Ампер. В данном случае она соответствует 20-ти.

За счёт использования трансформаторных изделий этого класса удалось отказаться от неудобных в изготовлении и громоздких электрических приборов. Помимо этого, возможность подключения счетчика через трансформаторы тока гарантирует их надежную защищённость от КЗ и перегрузок.

Действительно, в аварийных ситуациях чаще всего из строя будет выходить сравнительно дешёвый ТТ, а не подключённый к нему прибор учёта электроэнергии.

К числу недостатков, которые имеют фазные счетчики, следует отнести:

  1. Во-первых, при малом потреблении в линейных цепях измерительный ток во вторичной обмотке иногда не достигает порога срабатывания механизма счетчика, вследствие чего последний не способен функционировать в нормальном режиме;
  2. Во-вторых, при его подключении необходимо обращать внимание на полярность включения трансформаторов тока, что не всегда удобно;
  3. И, наконец, при использовании ТТ потребуется дополнительное место для его установки, а сам прибор нуждается в периодической поверке (совместно с подключённым электросчётчиком).

Обратите внимание! Современные электронные счетчики электроэнергии практически лишены первого недостатка, который в основном касается электромеханических моделей.

Другие проблемные места скорее можно отнести к сложностям включения прибора в трёхфазную цепь, чем к его недостаткам.

Особенности подключения

При более внимательном рассмотрении схемы подключения 3 фазного счетчика через трансформатор обнаруживается, что она предполагает обязательное соблюдение полярности включения обеих обмоток. Перед тем, как подключить его посредством ТТ, важно обратить внимание на следующие детали:

  • На первичной катушке имеются три пары входных клемм, один из контактов которых предназначен для подсоединения соответствующего фазного провода и обозначается литерой «Л1» (от второго контакта, помечаемого как «Л2» провод идёт непосредственно к 3х фазной нагрузке);
  • На катушке измерения также имеются клеммы, обозначаемые как «И1» и «И2», соответственно, к которым в параллель подключается обмотка фазного счётчика;
  • Сечение подключаемого к клеммам первичной обмотки кабеля выбирается исходя из значения тока в нагрузке;
  • Во вторичных цепях должен применяться проводник с рабочим сечением не ниже 2,5 мм² (он идёт непосредственно к счетчику).

Дополнительная информация. Специалисты советуют организовывать подключение 3-х фазного ТТ особыми маркированными по цвету проводами, на концах которых нанесено обозначение.

Кроме того, очень часто подсоединение к счётчику вторичной обмотки организуется посредством промежуточного клеммника, на котором ставится специальная пломба.

Отметим также, что наличие дополнительных контактов обеспечивает простоту замены и обслуживания 3-х фазного счётного прибора. При его применении энергию от потребителей во время ремонтных манипуляций можно не отключать.

Схемы подключения трансформаторов

От того, какая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока используется в данном случае, зависит надёжность работы всей измерительной системы в целом. При выборе той или иной из них необходимо учитывать следующие требования:

  • Запрещено включать счетчик через трансформаторы тока, если он предназначен для прямого подсоединения в измерительную сеть;
  • При косвенном включении необходимо исследовать электрическую схему и определиться с подходящей для неё моделью трансформатора (по мощности и току);

Важно! Перед тем, как выбрать трансформатор для каждой конкретной ситуации, прежде всего, следует обратить внимание на его коэффициент преобразования, имеющий отличные значения для разных моделей.

  • Прежде чем выбрать трансформатор тока для определённой измерительной схемы нужно внимательно изучить порядок расположения контактов, к которым подключается трехфазный счетчик.

Далее будет рассмотрена конкретная схема подключения счетчика в трёхфазную цепь (смотрите рисунок ниже).

Поскольку общий принцип функционирования всех электросчетчиков одинаков, то назначение имеющихся на них клемм также схоже. Для фазы «А» оно выглядит следующим образом:

  • Контакт К1 нужен для того, чтобы подключать к счётчику токовый провод и один конец катушки напряжения трансформатора;
  • Клемма К2 предназначена для подключения нагрузки к данной фазной линии;
  • Контакт К3 используется для подсоединения второго конца обмотки напряжения ТТ.

Таким же образом к счётчику подключается вторая фаза «В» (посредством клемм К4, К5 и К6), а также третья – «С» с контактами К7, К8, К9.

Обратите внимание! Клемма К10 – общая нулевая, относительно её на К1, К4 и К7 счётчика поступают фазные напряжения со следующими тремя обозначениями: «А», «В» и «С».

К недостаткам совмещённой схемы следует отнести большую погрешность измерения потребляемой мощности, а также невозможность выявления пробоя в обмотках трансформатора.

На практике чаще всего применяется более простая схема подключения электросчетчика, согласно которой осуществляется совмещённое подсоединение вторичных токовых цепей. Она функционирует следующим образом:

  • К токовому контакту счётчика от сетевого автомата подключаются фазные провода. Для упрощения схемы к нему же подсоединяется вторая клемма фазного напряжения;
  • Фазный ввод катушки выбираем таким образом, чтобы он одновременно являлся выходом первичной обмотки ТТ. В дальнейшем он подсоединяется к нагрузке через распределительные цепи;
  • Начало вторичной трансформаторной обмотки подсоединяется к первому контакту токовой катушки счетчика (по одной из фаз);
  • Конец вторичной трансформаторной катушки соединён с концом токовой обмотки подключенного счётного механизма.

Аналогичным образом подключаются все оставшиеся фазы.

Соединение и заземление вторичных обмоток счётчика осуществляется в соответствии с требованиями ПУЭ (они выполняются по схеме «звезда»).

Благодаря такой организации подключения контактов получается семипроводная схема (в отличие от 10-ти контактной). В заключение следует напомнить, что при подключении через ТТ важен грамотный выбор его типа.

Правильно выбрать трансформатор тока, значит, принять в расчет, что максимально допустимое токовое значение во вторичной обмотке не может превышать 40% от номинала, а минимальное – 5%. Все подключаемые к счётчику фазные напряжения должны следовать в определенном порядке, который контролируется посредством специального прибора (фазометра).

Видео

Схемы подключения трансформаторов тока для электросчетчиков, как правильно установить

Применяя энергосистемы различного вида нужно быть готовым к особым моментам. Из-за них нужно совершить преобразование электрических величин в идентичные с обозначенным соотношением. Трансформаторы тока для электросчетчиков разработаны с целью существенного расширения типовых границ измерений устройствами учета.

Общие требования

Энергомер разработан специально для определения величины расходуемой мощности электрических устройств и для упрощения расчетов нагрузки на розетку. Обучение тому, как им пользоваться происходит быстро. Ведь помогает инструкция по использованию.

Принцип работы и назначение измерительного трансформатора

Нужны достижения определенных показателей, при которых верно функционирует оборудование. Монтаж приборов нужно поручить опытным специалистами. Они должны обладать группой допуска к электротехническим работам как минимум третьего уровня. А перед монтированием трансформаторов тока (ТТ) нужно проверить механизм на присутствие изъянов. Они могут возникнуть в результате неправильной сборки или повреждений.

Измерительные трансформаторы превращают базовые сведения электрических цепей (напряжение или ток), сокращая их количество до предписанного значения. Работают аппараты по-разному. Это обусловлено их внутренним механизмом и предназначением.

Обозначение упрощает обращение с ними. Оно поможет выбрать наиболее подходящий механизм. Маркировка прибора обусловливается типом механизма. Например, ТТ свойственны такие обозначения, как: «Т» (1-ая буква) – трансформатор тока. А 2-ая буква в названии указывает на тип механизма.

Обозначения и их значения:

Третья буква обозначается вещество изоляции. Правильное изолирование токопроводящих деталей способствует безопасности.

Обозначения веществ изоляции и их значения:

После букв есть числовые обозначения. Эти обозначения указывают коэффициент трансформации, климат и класс изоляции.

Схемы подключения трехфазного счетчика электроэнергии

Только верно присоединенный счетчик правильно определяет и контролирует количество используемого тока. Поэтому прибор следует верно присоединить. Схема монтирования обусловливается видом.

Полукосвенная

В сеть монтируется с ТТ. Поэтому возможно присоединять в сети с высокими мощностями. Разрешается до 60 кВт. Применяя этот метод учета, для установления трат стоит разность показателей умножать на определенное значение трансформации.

Десятипроводная

Она пользуется большой популярностью. Именно ее эксперты советуют устанавливать сейчас. Ведь она имеет ряд преимуществ. У них нет гальванической связи токовых цепей прибора учета и цепей напряжения. Поэтому подключать ее гораздо безопаснее. А еще благодаря ей удобнее проводить манипуляции.

Не нужно отключать установки при смене счетчика или при проведении различных манипуляций. Он отличается правильностью. Ведь сбор сведений по всем фазам происходит независимо. Если происходит нарушение цепей учета по какой-то из фаз, функционирование учета на других фазах продолжается.

3х-фазный счетчик для правильного функционирования монтировать аккуратно. Особенное внимание стоит уделить маркировке. 10-проводная требует больше проводов, чем остальные схемы.

10-проводная имеет недостаток: значительный расход проводника для сборки вторичных цепей учета.

Семипроводная

Свое название получила из-за числа проводов, применяемых во время присоединения. Считается устаревшей, хоть и встречается.

Трансформаторный счетчик должен иметь контактную панель. Если ее нет, то должна присутствовать колодка. Они служат проводником соединения. Их располагают посреди электрического шнура и счетчика.

С совмещенными цепями

Во время этого способа цепи напряжения подсоединяют к токовым цепям монтажом соединений на ТТ.

Звезда

  • все типы КЗ проводят ток индивидуально. А гарантия безопасности и функционирования, созданная данным способом, откликается на любое КЗ;
  • ток в реле принадлежит к фазному;
  • ток нулевой последовательности, не проходящий через реле, не выйдет за грани треугольника ТТ.

Неполная

Устанавливать неполную звезду стоит лишь в сетях, где есть нулевые изолированные точки. Они ограждают от междуфазных КЗ. Она откликается лишь на отдельные появления КЗ однофазного.

Полная

Если есть глухозаземлённая нейтраль, то нужно присоединение ТТ к трём фазам.

Косвенное

Если в сети аппараты, использующие энергию электричества, тратят ее больше номинального значение силы тока, проходящего сквозь счётчик тогда стоит вмонтировать разделительные ТТ. Присоединяют их в разрыв силовых токоведущих шнуров.

С двумя ТТ

В сетях 380 В, при образовании систем учёта расходуемой мощи больше 60кВт, 100А электросчетчик устанавливают, применяя косвенную схему присоединения трехфазного через ТТ. Это помогает измерять большую используемую мощь при помощи аппаратов учёта для меньшей мощи, используя коэффициент пересчёта показателей устройства.

Меркурий 230

Схемы сборки счетчика Меркурий с применением ТТ отличаются сложностью. Подключающий не должен забывать в процессе об ответственности. Обычно он применяется в сети 380 вольт.

В фильтр токов нулевой последовательности

Если есть однофазовое и двухфазное КЗ “земля”, то выявляются токовые объемы в реле.

Как правильно подключить счетчик через трансформаторы тока и напряжения

Почти у всех счетчиков присутствует изображение того, как верно устанавливать их. Там есть обозначение контактов. А еще подробные обмоточные данные есть в паспорте.

Как выбрать трансформатор

Перед тем, как отдать предпочтение какому-то виду счетчика следует прочитать пункт 1.5.17 ПУЭ. Там написано, что объем вторичной обмотки не должен опускаться меньше 40% от установленного при самой большой нагрузке, ниже 5% при минимальной.

Стоит проследить за тем, чтобы была установлен лишь верный порядок фаз A, B, C. Фазометр определит это.

Еще стоит наблюдать за U и I. Первое значение должно быть равно напряжению или быть выше его, а второе, силе тока.

3 однофазных аппарата заменят трехфазный. Но, стоит знать, что каждый нуждается в своем преобразователе, что делает монтаж сложнее.

Прямого или непосредственного включения

Прямым включением агрегата называется непосредственное присоединение к системе в 220 и 380 В. Данное монтирование счетчика в электрическую линию отличается простотой. Нужно подсоединить окончания кабеля с обеих сторон.

При обычном наборе приборов этот метод подключения себя эффективен.
Но если среди приборов есть котел отопления, то метод нужно поменять на другой.

Однофазная цепь

Однофазная цепь состоит из двух шнуров. По одному из них ток поступает к пользователю, а по-другому идет обратно. При разъединении цепи ток не пройдет.

Узел счета — место соединения трансформатора тока с несущим проводником. Обычно им является электрошкаф со счетчиком.

Класс точности

Если верно выбрать ТТ, то покупатель сможет подключить замерные и защитные устройства к линиям высокого напряжения. Степень класса точности — самый важный параметр. Он указывает на погрешность измерения. Она не должна превышать критерии установленных государственных норм. Класс точности обусловливается базовыми особенностями. Туда входят погрешность по току и углу, а также индекс относительной полной погрешности. 2 первых коэффициента обусловливаются током намагничивания.

В аппаратах промышленного применения применяются несколько видов точности: 0.1, 0.5, 1.0, 3.0 и 10Р.

Согласно ГОСТу, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности. Например, для коэффициента в ± 40 необходим класс 0.5, а для ±80—класс 1.0. Необходимо заметить, что классы 3.0 и 10Р согласно правилам не нормируются. Буква “S” указывает на класс точности в границах 0.01-1.2. Класс 10Р применяется для защиты. Относительная полная погрешность нормирования не превышает 10%.

Разрешается применения аппаратов с классом точности 1.0. Но применять их можно лишь, если у счетчика класс точности в две единицы.

Замена трансформаторного устройства нужна, если:

  • электросчетчики с классом точности ниже 2.0. В частности, аппараты фиксирования с показателем погрешности 2,5;
  • просроченной датой обязательной проверки;
  • с прошедшим сроком использования;
  • отсутствует пломба государственной инспектирующей организации.

Использование переходной испытательной коробки

  • монтирование в узел учета эталонного устройства учета;
  • ориентирование тока в электрической цепи через токовые петли;
  • выключение токовых цепей;
  • присоединение фазных проводников на устройстве учета.

Испытательная переходная коробка (КИП) создана для «закоротки» (шунтирования) токовых цепей.

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).

Трансформаторы тока для работы с электросчетчиками

Современные потребности в электроэнергии настолько высоки, что приборы учета могут не выдерживать силу тока, необходимую для подключенного объекта. Разделение точек потребления на отдельные линии не всегда возможно, да и учитывать потребление энергии разными приборами для одного объекта нецелесообразно: расчет оплаты может быть неточным. Чтобы устранить этот дисбаланс, применяются трансформаторы тока для электросчетчиков.

Устройства работают по обычному принципу трансформатора: закону электромагнитной индукции.

  • первичная обмотка подключается в рабочую цепь последовательно с основной нагрузкой, не оказывая влияние на параметры питания;
  • при протекании электротока, вокруг первичной обмотки наводится магнитный поток, величина которого пропорциональна силе тока в рабочей цепи;
  • посредством магнитопровода, во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила);
  • под воздействием ЭДС в обмотке возникает электроток, который можно измерить на приборе учета со стандартными параметрами подключения.

Схема типового подключения счетчика с трансформаторами тока изображена на иллюстрации (данный рисунок не является инструкцией по монтажу, может использоваться лишь как учебное пособие).

  1. На контакты «Л1», «Л2» первичной обмотки подключается рабочая силовая линия (ток «I1» протекает через обмотку). Проводник должен выдерживать рабочие параметры линии, и не оказывать большого сопротивления, чтобы не снижать рабочие параметры электроснабжения объекта.
  2. Вторичная обмотка изготавливается с учетом рабочих параметров силовой линии с коэффициентом, достаточным для обеспечения работы счетчика.
  3. Приборы учета и средства контроля (защиты) подключаются к контактам «И1», «И2».
  4. Сила тока вторичной обмотки «I2» собственно является объектом измерения, учета и сигнальным параметром для срабатывания устройств защиты.
  5. Для защиты вторичной обмотки от перенапряжения применяется перемычка «К», шунтирующая цепь при отключении приборов учета (иных измерителей).

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.

Для чего нужны трансформаторы тока

Для счетчиков энергии и других измерительных приборов, подключение к высоковольтной линии чревато усложнением конструкции (соответственно, стоимость прибора может вырасти в разы). Аналогичная ситуация с иными контрольными приспособлениями и устройствами обеспечения безопасности. Необходимо обеспечить развязку между высоковольтной линией и параметрами, приемлемыми для работы. Исходя из этого, назначение трансформатора тока следующее:

  1. Произведя расчет пропорций рабочих параметров на вторичной обмотке, инженеры получают коэффициент измерений. Вторичка подключается к любым измерительным приборам: амперметрам, ваттметрам, счетчикам электроэнергии, и прочему. Переменный ток малого значения удобен в работе, не представляет опасности для персонала, измеряется обычными приборами без дорогостоящих систем защиты. Учитывая компактность, трансформаторы легко монтируются в типовой распределительный щиток.
  2. Еще одна функция трансформатора тока — обеспечение работы систем управления и защиты. Для вывода информации о состоянии электрических цепей достаточно небольшого уровня сигнала. Гигантские значения напряжения на силовых линиях не позволяют подключить к ним управляющие цепи. Поэтому компоненты релейной защиты и управления соединяются с вторичными обмотками трансформаторов, и работают на линиях в десятки тысяч вольт, как будто это бытовой вводной щиток в квартире. Разумеется, безопасность также на высоте.

Мы рассмотрим основную задачу прибора: подключение счетчика через трансформаторы тока. Поскольку однофазные системы работают без высоких потенциалов напряжения, трансформаторы тока чаще всего обеспечивают работу трехфазного счетчика.

Начнем с классификации

Как и любой электроприбор, подобрать трансформатор можно по параметрам и установочным характеристикам:

  • Назначение: измерительный, управляющие и лабораторные. Нас интересует, как подключить измерительный вариант.
  • Номинальное напряжение первичной обмотки, один из основных параметров: до 1000 В или свыше 1000 В.
  • Конструкция первичной обмотки. Одновитковые, многовитковые, стержневые, шинные, катушечные. От конструкции первички зависит способ монтажа.
  • Способ установки: трансформаторы могут встраиваться в электроустановку, накладываться на силовые шины, монтироваться в распределительные шкафы или трансформаторные подстанции. Кроме того, существуют переносные приборы для организации контроля или временного учета электроэнергии.
  • Тип монтажа: в зависимости от выбранного способа установки и подключения, монтаж может быть проходным или опорным. На иллюстрации проходной тип монтажа.
  • Количество ступеней трансформации. При работе с высоким напряжением, может потребоваться каскадное снижение выходных параметров. При этом можно выбирать, куда подключать измерительные (управляющие) приборы: на один или несколько каскадов трансформации.
  • Тип изоляции между обмотками и сердечником. Как и в обычных трансформаторах: сухая (керамика, бакелит, некоторые виды пластмасс) или мокрая (классическая бумажно-маслянная). Современные компактные трансформаторы заливаются компаундом. Параметр учитывается при выборе температурного режима эксплуатации: высокий нагрев или наружная установка при минусовых температурах.

Важно: При подключении 3 фазного счетчика через трансформаторы тока, параметры всех приборов должны быть идентичными.

Разобравшись, как выбрать трансформатор тока по способу установки, научимся производить расчет

С учетом параметров электрических счетчиков, и значения напряжения на линии, выбираем коэффициент трансформации. Он должен обеспечивать максимальную точность измерения трехфазного счетчика, при соблюдении мер безопасности.

Согласно требованиям ПУЭ (правил устройства электроустановок), необходимо оставлять запас коэффициента трансформации на превышение допустимой нагрузки. При максимальной нагрузке на линии, ток во вторичной обмотке не должен быть ниже 40 % от номинального тока счетчика. Соответственно при минимальной нагрузке этот показатель составит 5 %.

Существует целая подборка справочной литературы по этому вопросу, наиболее популярной является типовая таблица:

Зная расчетные параметры силовой линии и возможного потребления тока, можно рассчитать коэффициент трансформации.

Перед вводом в эксплуатацию, обычно производится испытательный монтаж на тестовую колодку. Моделируются рабочие условия эксплуатации объекта, при соблюдении мер безопасности испытываются аварийные режимы.

Важно: Подобные испытания следует проводить только под надзором инженеров по безопасности энергоснабжающей компании.

После проведения тестовых измерений на дублирующих счетчиках, проводится окончательный расчет коэффициента преобразования. Затем составляется акт переноса показаний на счетчики с учетом параметров трансформатора.

Если параметры работы устраивают потребителя и поставщика электроэнергии, производится окончательный монтаж трансформаторов и трехфазного счетчика. Типовая электросхема на иллюстрации:

Пример реального расчета коэффициента трансформации

Мы знаем, что для обеспечения завышенного коэффициента трансформации, необходимо обеспечить следующее условие:

  • при загрузке силовой (основной) линии на 25 %, во вторичной обмотке сила тока не превысит 10 % от расчетной.

Условия задачи: расчетный ток в режиме нормальной загрузки оборудования составляет 240 А. Устанавливаем параметры аварийного режима: коэффициент 1.2. Значит, сила тока при перегрузке равна 288 А. Номинальная сила тока счетчика составляет 5 А.

Важно: Перегрузкой считается сила тока, при которой еще не срабатывает защитное устройство отключения электропитания.

По рекомендациям энергетиков, или в соответствии со справочными таблицами, выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации 300/5.

  • Проводим расчет тока первичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I1=240×25/100. Полученный результат: 60 А.
  • Проводим расчет тока вторичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I2=60/(300/5). Полученный результат: 1 А.

Вторичный ток превышает 10 % от номинальной силы тока счетчика: 1 А > 0.5 А. При таких расчетах видно, что трансформатор тока для подключения конкретного счетчика подобран верно.

Класс точности и погрешность

Для обеспечения правильности учета показаний потребления электроэнергии, регламентирующими нормативами установлены следующие классы точности для токовых трансформаторов:

  • счетчики коммерческого учета: 0.2;
  • счетчики технического учета: 0.5.

Условия считаются выполненными, если реальная нагрузка на вторичную обмотку трансформатора не превышает номинально установленную нагрузку для данного класса точности.

Кроме того, параметры прибора должны обеспечивать токовую и угловую погрешность. Для нормальной работы устройств защиты и точного снятия показаний, токовая погрешность не должна превышать 10 %, а угловая 7°.

Результат построения векторной диаграммы токов на иллюстрации:

Iµ=I1+I2, остальные параметры и обозначения взяты из школьного курса физики. Проведя тестовые измерения, можно убедиться в соответствии (не соответствии) собранной схемы требованиям ГОСТ и ПУЭ.

Видео по теме

Источники:

http://amperof.ru/elektroenergia/schetchik/podklyuchenie-trehfaznogo-transformatory-toka.html

http://otransformatore.ru/vopros-otvet/transformatory-toka-dlya-elektroschetchikov/

http://profazu.ru/elektrooborudovanie/schetchiki/transformatory-toka-dlya-elektroschetchikov.html

http://www.asutpp.ru/kak-iz-220-volt-sdelat-380-v.html

Ссылка на основную публикацию