Роль измерительных трансформаторов тока в современной энергетике
В условиях активной государственной политики, направленной на энергосбережение и повышение эффективности использования ресурсов, обязательный учет потребляемой электроэнергии стал нормой. Однако стандартные приборы учета не рассчитаны на прямое подключение к высоковольтным сетям. Для решения этой задачи применяются специальные устройства — измерительные трансформаторы тока, которые преобразуют высокие значения тока и напряжения в безопасные и удобные для измерений величины.
Назначение и принцип действия
Измерительные трансформаторы тока выполняют две ключевые функции: они понижают ток до стандартных значений (чаще всего 5 А или 1 А) и обеспечивают гальваническую развязку (электрическую изоляцию) между высоковольтной первичной цепью и низковольтными цепями измерительных приборов и релейной защиты. Это позволяет использовать стандартные, безопасные и недорогие амперметры, ваттметры, счетчики и устройства защиты в высоковольтных установках.
Принцип работы основан на электромагнитной индукции. Трансформатор включается в разрыв измеряемой цепи своей первичной обмоткой (часто это просто шина или провод). Во вторичной обмотке наводится пропорционально уменьшенный ток, который и подается на измерительные приборы.
Основные виды и конструктивные особенности
По своему устройству и назначению измерительные трансформаторы тока делятся на несколько видов. Основными являются трансформаторы для измерений (класс точности 0.2, 0.5, 1.0) и для защиты (класс 5P, 10P). Они различаются требованиями к точности и поведением при токах, значительно превышающих номинальный.
Отличия и сферы применения
Главное отличие измерительных трансформаторов от силовых или других приборов — режим работы. Их первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока и работает в условиях, близких к короткому замыканию. К стандартизированной вторичной обмотке (обычно на 5 А) подключаются:
- Счетчики электроэнергии.
- Амперметры, ваттметры, фазометры.
- Токи реле защиты и автоматики.
Применение в релейной защите
Особая роль отводится трансформаторам тока в системах релейной защиты. Они непрерывно контролируют ток в защищаемой цепи (например, линии электропередачи или обмотке силового трансформатора). При возникновении аварийного режима, такого как короткое замыкание или значительная перегрузка, трансформатор тока подает сигнал на реле или микропроцессорный терминал защиты, который, в свою очередь, дает команду на отключение поврежденного участка сети.
Схемы включения в трехфазных сетях
В трехфазных электрических сетях схемы подключения трансформаторов тока варьируются в зависимости от напряжения сети и типа защиты:
- В сетях до 35 кВ часто применяется схема «неполная звезда» с установкой трансформаторов только в двух фазах.
- В сетях выше 35 кВ трансформаторы тока, как правило, устанавливаются во всех трех фазах.
- Для организации дифференциальной защиты (например, силовых трансформаторов или шин) вторичные обмотки соединяют в «треугольник», что позволяет компенсировать сдвиг фаз.
Правильный выбор и монтаж измерительных трансформаторов тока являются залогом точного учета электроэнергии и надежной работы систем защиты, что в итоге способствует стабильности и экономической эффективности энергосистемы.
Также читайте: силовой трансформатор.