Трансформаторы тока EKF PROxima: технические характеристики, конструктивные особенности и область применения

Трансформаторы тока (ТТ) серии PROxima от компании EKF представляют собой линейку современных измерительных трансформаторов, разработанных для точного преобразования и безопасного измерения переменного тока в электроустановках промышленного и коммерческого назначения. Данные устройства являются ключевым элементом в цепях учета электроэнергии, релейной защиты и системах автоматизированного контроля. Серия PROxima позиционируется как продукт с улучшенными техническими и эксплуатационными параметрами, отвечающий требованиям актуальных стандартов.

Конструктивное исполнение и материалы

Трансформаторы тока EKF PROxima изготавливаются в литом корпусе из эпоксидного компаунда. Данная технология обеспечивает высокую механическую прочность, отличные диэлектрические свойства и устойчивость к воздействию агрессивных сред, включая повышенную влажность, запыленность, солевые пары и промышленные загрязнения. Герметичность конструкции исключает проникновение влаги внутрь активной части, что предотвращает коррозию магнитопровода и обмоток, гарантируя стабильность метрологических характеристик на протяжении всего срока службы.

Первичная обмотка, в зависимости от номинального тока, может быть выполнена в виде шины (проходной тип) или катушечной обмотки. Вторичные обмотки наматываются на сердечники из нанокристаллических или холоднокатаных текстурированных сталей, что обеспечивает низкие потери и высокую точность в широком диапазоне нагрузок. Клеммная колодка для подключения вторичных цепей расположена в защищенном боксе, маркировка клемм выполнена четко и соответствует стандарту.

Основные технические параметры и классификация

Трансформаторы тока EKF PROxima характеризуются рядом ключевых параметров, определяющих их область применения.

Номинальные параметры:

• Номинальное напряжение (Uн): До 0.66 кВ; 10 кВ; 35 кВ. Для установок разного класса напряжения предлагаются соответствующие модели с необходимыми изоляционными промежутками.
• Номинальный первичный ток (I1н): Широкий диапазон от 5 А до 3000 А (в зависимости от типа и исполнения).
• Номинальный вторичный ток (I2н): Стандартные значения 5 А или 1 А. ТТ с выходным током 1 А приобретают популярность для протяженных вторичных цепей, так как снижают потери в соединительных проводах.
• Номинальная нагрузка вторичной обмотки (S2н): Выражается в ВА и определяет мощность, которую можно подключить к вторичной цепи. Типовые значения: 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА, 20 ВА. Выбор зависит от длины и сечения контрольного кабеля, а также потребления подключенных приборов.
• Класс точности: Определяет допустимую погрешность преобразования. Для цепей коммерческого учета применяются классы 0.2S и 0.5S, обеспечивающие высокую точность в широком диапазоне токов (от 1% до 120% от I1н). Для цепей технического учета и защиты используются классы 1, 3, 5Р, 10Р. Классы с литерой «P» (защитные) нормируют погрешность по полной погрешности, что критично для корректной работы релейной защиты.
• Коэффициент безопасности приборов (FS): Важный параметр для ТТ, работающих в цепях учета. Он показывает, во сколько раз вторичный ток превышает номинальный при максимальной первичной перегрузке, пока трансформатор не насытится. Высокий FS (например, 10) предотвращает хищения электроэнергии путем намагничивания сердечника.
• Номинальный кратковременный термический ток (Ith): Действующее значение тока, которое ТТ может выдержать в течение 1 секунды без повреждений. Характеризует динамическую стойкость при коротких замыканиях.
• Номинальный ток динамической стойкости (Idyn): Амплитудное значение ударного тока КЗ, которое ТТ выдерживает без повреждений, сохраняя механическую и электрическую целостность.

Таблица 1. Сравнительные характеристики типовых моделей ТТ EKF PROxima для разных напряжений

Параметр	PROxima 0.66	PROxima 10	PROxima 35
Uн, кВ	0.66	10 (или 6)	35
Диапазон I1н, А	5-3000	5-1500	10-1000
I2н, А	1 или 5	1 или 5	1 или 5
Классы точности (учет/защита)	0.2S, 0.5S / 1, 5P, 10P	0.2S, 0.5S / 1, 3, 5P, 10P	0.2S, 0.5S / 1, 3, 5P, 10P
S2н, ВА (типовое)	5, 10, 15	10, 15, 20	15, 20, 30
Материал корпуса	Самозатухающий пластик / литой компаунд	Литой эпоксидный компаунд	Литой эпоксидный компаунд
Стандарт	ГОСТ 7746-2015, МЭК 61869-2	ГОСТ 7746-2015, МЭК 61869-2	ГОСТ 7746-2015, МЭК 61869-2

Область применения и схемы подключения

Трансформаторы тока EKF PROxima применяются в комплектных распределительных устройствах (КРУ, КСО, НКУ), главных распределительных щитах (ГРЩ), вводно-распределительных устройствах (ВРУ), на трансформаторных подстанциях (ТП) и промышленных объектах.

• Коммерческий учет электроэнергии: Используются ТТ класса точности 0.2S или 0.5S, включенные в измерительные цепи счетчиков. Обязательно соблюдение полярности и заземление одной точки вторичной обмотки для безопасности.
• Технический учет и контроль: Применяются ТТ классов 0.5, 1.0 для подключения амперметров, ваттметров, анализаторов качества электроэнергии, регистраторов и устройств сбора данных.
• Цепи релейной защиты и автоматики (РЗА): Используются защитные трансформаторы тока классов 5P, 10P. Они обеспечивают подачу информативного сигнала на микропроцессорные терминалы защиты при нормальных и аварийных режимах, в том числе при токах КЗ. Важно, чтобы рабочая точка на кривой намагничивания не заходила в область насыщения при максимальном токе повреждения.

Наиболее распространенные схемы включения: полная звезда (для учета и защиты в сетях с изолированной нейтралью), неполная звезда, дифференциальная схема, схема включения на сумму токов двух фаз (схема «треугольника» для дифференциальной защиты силовых трансформаторов).

Выбор трансформатора тока: ключевые критерии

Корректный выбор ТТ определяет точность измерений и надежность работы защиты. Алгоритм выбора включает следующие шаги:

1. Определение номинального напряжения: Uн ТТ должен быть равен или выше номинального напряжения электроустановки.
2. Выбор номинального первичного тока: I1н выбирается по длительному рабочему току нагрузки. Рекомендуется, чтобы рабочий ток составлял 50-70% от I1н для обеспечения точности в широком диапазоне нагрузок.
3. Определение коэффициента трансформации: Kт = I1н / I2н. Должен соответствовать диапазону измерений подключенных приборов.
4. Выбор класса точности: Для коммерческого учета – 0.2S/0.5S, для технического – 0.5/1.0, для защиты – 5P/10P с указанием предельной кратности (ALF).
5. Расчет вторичной нагрузки (S2): Суммарная нагрузка от всех подключенных приборов, сопротивления контактов и проводов не должна превышать номинальную нагрузку ТТ (S2н). Расчет ведется по формуле: S2 = ΣSприб + I2н² (Rпров + Rконт), где Rпров = ρ 2L / q (L – длина провода, q – его сечение).
6. Проверка на электродинамическую и термическую стойкость: Ith ≥ Iкз
7. √t, где t – время действия защиты; Idyn ≥ iуд (ударный ток КЗ).
8. Коэффициент безопасности приборов (FS): Для цепей учета должен быть не менее 5, а лучше – 10.

Монтаж, эксплуатация и безопасность

Монтаж должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ и ПТЭЭП. Первичная обмотка ТТ включается последовательно в силовую цепь. Вторичные цепи должны быть выполнены медным проводом сечением не менее 2.5 мм² (для токовых цепей 5 А) и 4 мм² (для цепей 1 А, чтобы компенсировать большее сопротивление).

Важнейшее правило: Вторичная обмотка трансформатора тока при работе никогда не должна быть разомкнута. Разрыв цепи под нагрузкой приводит к появлению высокого напряжения (до нескольких киловольт) на клеммах, что опасно для жизни персонала, может привести к пробою изоляции и разрушению трансформатора. При необходимости отсоединения прибора вторичная цепь должна быть предварительно замкнута накоротко на клеммах ТТ или через специальный зажим.

Эксплуатация ТТ EKF PROxima не требует специального обслуживания. В ходе плановых проверок необходимо визуально контролировать состояние корпуса, отсутствие трещин и загрязнений, проверять надежность контактных соединений в первичной и вторичной цепях, а также проводить периодическую поверку метрологических характеристик в аккредитованной лаборатории.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается класс точности 0.5S от 0.5?

Класс точности «S» (специальный) гарантирует заданную погрешность в более широком диапазоне первичных токов – от 1% до 120% от номинального. Обычный класс 0.5 нормирует погрешность в диапазоне от 5% до 120%. Поэтому для коммерческого учета, где важна точность при малых нагрузках (ночью, в выходные), обязательно применение трансформаторов класса 0.2S или 0.5S.

Как правильно выбрать номинальную нагрузку (ВА) трансформатора тока?

Необходимо выполнить расчет полной нагрузки вторичной цепи. Например, при подключении счетчика (потребление 0.1 ВА), амперметра (0.5 ВА) и реле (2 ВА) суммарная нагрузка приборов составляет 2.6 ВА. К этому необходимо добавить потери в проводах. При длине медного провода 10 метров сечением 2.5 мм² для тока 5А: Rпров = 0.0175 (210) / 2.5 = 0.14 Ом. Потери Sпров = 5²

• 0.14 = 3.5 ВА. Итого общая нагрузка: 2.6 + 3.5 = 6.1 ВА. Следовательно, необходим ТТ с S2н = 10 ВА.

Можно ли использовать один трансформатор тока и для учета, и для защиты?

Да, но для этого трансформатор должен иметь две или более независимые (раздельные) вторичные обмотки. Одна обмотка с классом 0.5S подключается к цепи учета, а другая, с классом 10P, – к цепи защиты. Использование одной обмотки для двух целей недопустимо, так как требования к характеристикам для учета и защиты различны, а также нарушается схема гальванической развязки цепей.

Что произойдет, если вторичная обмотка ТТ окажется разомкнутой под нагрузкой?

При размыкании вторичной цепи весь первичный ток становится током намагничивания. Это приводит к резкому росту магнитного потока в сердечнике, его насыщению и, как следствие, к скачкообразному увеличению ЭДС во вторичной обмотке. Напряжение на разомкнутых клеммах может достигать тысяч вольт, что создает угрозу поражения персонала, приводит к пробою изоляции, перегреву и разрушению сердечника из-за повышенных потерь, а также к выходу из строя элементов изоляции первичной цепи.

В чем преимущество трансформаторов тока с вторичным током 1 А перед 5 А?

ТТ с I2н=1 А имеют более высокое внутреннее сопротивление, но при этом для передачи одинаковой мощности (S=I²*R) потери в длинных соединительных проводах у них значительно ниже. Это позволяет использовать провода меньшего сечения или увеличивать длину контрольного кабеля без ущерба для точности. Такие трансформаторы особенно выгодны при большом удалении измерительных приборов от места установки ТТ.

Как маркируются выводы вторичных обмоток трансформаторов тока EKF PROxima?

Маркировка соответствует международному стандарту: начало обмотки обозначается как И1 (или S1), конец – И2 (или S2). Для трансформаторов с несколькими обмотками применяется цифровая индексация: 1И1-1И2 (первая обмотка), 2И1-2И2 (вторая обмотка) и т.д. Крайне важно соблюдать правильность подключения по полярности (И1 – вход) при сборке дифференциальных и суммирующих схем.

Требуется ли периодическая поверка трансформаторов тока EKF PROxima, и какова ее периодичность?

Да, трансформаторы тока, используемые в цепях коммерческого учета, подлежат обязательной периодической поверке. Межповерочный интервал (МПИ) составляет, как правило, 4-8 лет и указывается в свидетельстве о поверке. Для ТТ в цепях технического учета и защиты сроки поверки определяются местной нормативной документацией и графиком планово-предупредительных ремонтов (ППР) электроустановки.