Трансформаторы тока EKF ТТЭ

Трансформаторы тока EKF ТТЭ: технические характеристики, конструкция и применение

Трансформаторы тока серии ТТЭ от компании EKF являются ключевым элементом в системах коммерческого и технического учета электроэнергии, релейной защиты и автоматики в электроустановках до 35 кВ. Данные приборы предназначены для преобразования первичного тока высоковольтных цепей до стандартных, безопасных для измерения вторичных значений (как правило, 5А или 1А), обеспечения гальванической развязки и питания цепей измерительных приборов и защитных устройств. Серия ТТЭ позиционируется как современное, надежное и экономичное решение, соответствующее требованиям актуальных стандартов.

Конструктивные особенности и типы исполнения

Трансформаторы тока EKF ТТЭ изготавливаются в опорном (проходном) исполнении. Основными элементами конструкции являются магнитопровод, первичная и вторичная обмотки, залитые эпоксидным компаундом в литом корпусе из термореактивного материала. Такая конструкция обеспечивает высокую механическую прочность, стойкость к воздействию окружающей среды (влаги, пыли, агрессивных паров) и отличные диэлектрические свойства. Первичная обмотка может быть шинной (для непосредственного монтажа на шину) или стержневой. Крепление трансформатора к конструкции осуществляется с помощью фланца с отверстиями под болты.

Серия включает несколько основных типоисполнений, различающихся по способу установки и конструкции первичной цепи:

• ТТЭ с литой изоляцией и шинным первичным выводом: Предназначены для установки непосредственно на силовую шину распределительного устройства. Имеют окно для пропуска шины и крепежные элементы для фиксации.
• ТТЭ с литой изоляцией и проходным первичным стержнем: Имеют встроенный проводник (стержень), который является частью первичной цепи. Устанавливаются в разрыв токоведущей шины или кабеля.

Основные технические параметры и характеристики

Трансформаторы ТТЭ характеризуются комплексом параметров, определяющих их область применения и точность работы.

Номинальные параметры

• Номинальное напряжение (Uн): 0,66 кВ; 6 кВ; 10 кВ; 20 кВ; 35 кВ. Определяет класс изоляции трансформатора и максимальное рабочее напряжение сети, в которую он может быть установлен.
• Номинальный первичный ток (I1н): Широкий диапазон значений от 5А до нескольких тысяч ампер (например, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000А).
• Номинальный вторичный ток (I2н): Стандартные значения 5А или 1А. Ток 1А набирает популярность из-за меньших потерь в соединительных проводах и возможности использования проводников меньшего сечения.
• Номинальная вторичная нагрузка (Sн): Измеряется в Вольт-Амперах (ВА) при определенном классе точности. Например, 5ВА или 10ВА при классе точности 0.5. Указывает на максимальную полную мощность, которую можно подключить к вторичной обмотке без превышения погрешности.
• Класс точности: Определяет допустимую погрешность трансформатора в процентах от измеряемой величины. Для коммерческого учета применяются классы 0.2S и 0.5S, для технического учета и измерений – 0.5, 1.0, для релейной защиты – 5P и 10P.

Параметры для релейной защиты

Для трансформаторов, используемых в цепях защиты, критически важны следующие параметры:

• Коэффициент безопасности приборов (FS): Для измерительных трансформаторов. Показывает, во сколько раз должен превыситься номинальный вторичный ток, чтобы погрешность трансформатора превысила 10%. Например, FS5.
• Коэффициент предельной кратности (Кпер) или коэффициент точной предельной кратности (ALF): Для трансформаторов защиты классов P (PR). Определяет, до какого значения тока кратковременной перегрузки трансформатор сохраняет заданную точность. Например, 5P10 означает класс точности 5, а цифра 10 – коэффициент предельной кратности, т.е. при десятикратном номинальном токе погрешность по току не превысит 5%.
• Номинальная предельная кратность вторичного тока (Кном): Параметр для трансформаторов защиты класса PL.

Таблица: Сводные технические характеристики трансформаторов тока EKF ТТЭ (пример для линейки 10 кВ)

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальное напряжение, Uн	10 кВ	Максимальное рабочее напряжение 12 кВ
Номинальный первичный ток, I1н	От 5 до 2000 А	Наиболее распространенные: 50, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000 А
Номинальный вторичный ток, I2н	5 А или 1 А
Класс точности для измерений	0.2S, 0.5, 0.5S, 1.0	Классы с литерой «S» обеспечивают повышенную точность в диапазоне малых токов (1%-120% от I1н)
Класс точности для защиты	5P, 10P	С указанием коэффициента предельной кратности (напр., 5P10)
Номинальная вторичная нагрузка, Sн	5, 10, 15, 20, 30 ВА	Зависит от класса точности и исполнения
Испытательное напряжение промышленной частоты, 1 мин.	42 кВ	Для первичной цепи
Степень защиты по IP	IP00 (зажимы), IP54 (корпус)	Корпус защищен от пыли и брызг воды
Климатическое исполнение и категория размещения	УХЛ1, УХЛ2, У1, У2, У3	Для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом

Выбор и расчет трансформаторов тока ТТЭ

Правильный выбор трансформатора тока является критически важным для обеспечения точности измерений и надежности работы защит. Процесс выбора включает несколько этапов:

1. Определение номинального напряжения: Uн трансформатора должен быть не ниже 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 оптимальной работы в зоне высокой точности. Необходимо также учитывать токи короткого замыкания.
3. Определение номинального вторичного тока: 5А – традиционный стандарт; 1А – предпочтительнее для длинных соединительных цепей (свыше 10-15 метров) для снижения потерь.
4. Выбор класса точности: Для коммерческого учета – 0.5S или 0.2S. Для технического учета и измерений – 0.5 или 1.0. Для релейной защиты – 5P или 10P с требуемым коэффициентом предельной кратности.
5. Проверка по вторичной нагрузке (Sнагр): Фактическая нагрузка на вторичную обмотку (сумма сопротивлений проводов, контактов и подключенных приборов) должна быть меньше или равна номинальной вторичной нагрузке (Sн) трансформатора для выбранного класса точности. Расчет: Sнагр = I2н²
6. (Rпр + Rк + Rприб), где Rпр – сопротивление проводов, Rк – переходное сопротивление контактов, Rприб – нагрузка приборов.
7. Проверка на электродинамическую и термическую стойкость: Трансформатор должен выдерживать ударный ток короткого замыкания (iуд) и тепловой ток короткого замыкания (Iт) за время его действия (tт). Эти параметры указываются в каталожных данных.
8. Проверка трансформаторов защиты: Для классов P необходимо убедиться, что реальная предельная кратность (Кр) меньше или равна каталожной (Кном). Кр = (I1кз / I1н) / (Sнагр / Sн), где I1кз – максимальный ток КЗ в первичной цепи.

Монтаж, эксплуатация и безопасность

Монтаж трансформаторов тока ТТЭ должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением правил устройства электроустановок (ПУЭ) и инструкций завода-изготовителя. Ключевые моменты:

• Механический монтаж: Надежное крепление трансформатора к конструкции с помощью штатного фланца. Для шинных трансформаторов – обеспечение плотного контакта с токоведущей шиной, очистка контактных поверхностей, применение рекомендованного момента затяжки.
• Электрическое подключение: Вторичные цепи должны быть выполнены медным проводом сечением не менее 2.5 мм² (для 5А) или 1.5 мм² (для 1А). Цепи защиты и учета, как правило, разделяются. Обязательным является заземление одного вывода вторичной обмотки и корпуса трансформатора для безопасности персонала.
• ВАЖНО: При работе под напряжением вторичная обмотка трансформатора тока НИКОГДА не должна оставаться разомкнутой. Разрыв цепи под нагрузкой приводит к появлению на выводах опасного высокого напряжения (киловольты), что может привести к пробою изоляции, пожару и травмированию персонала. При необходимости отсоединения приборов вторичную обмотку необходимо предварительно замкнуть накоротко через специальные клеммы или зажимы.
• Эксплуатация: Включает визуальный осмотр, контроль состояния контактов, периодическую поверку метрологических характеристик в аккредитованных лабораториях (для цепей учета – в установленные межповерочные интервалы).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между классами точности 0.5 и 0.5S?

Класс точности 0.5S обеспечивает меньшую погрешность в диапазоне малых первичных токов (от 1% до 120% от номинального), в то время как обычный класс 0.5 гарантирует точность только в диапазоне от 5% до 120%. Это делает класс «S» предпочтительным для коммерческого учета, где важна точность при частичных нагрузках.

Как правильно выбрать номинальную вторичную нагрузку (ВА)?

Необходимо рассчитать полную мощность (S), потребляемую всеми приборами, подключенными к цепи данного трансформатора тока, и прибавить к ней потери в соединительных проводах. Полученное значение Sнагр должно быть меньше номинальной вторичной нагрузки Sн, указанной для выбранного класса точности в паспорте ТТ. Если нагрузка окажется больше, погрешность трансформатора выйдет за пределы класса точности.

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

Да, если трансформатор имеет две или более независимые вторичные обмотки. Например, одна обмотка с классом точности 0.5S подключается к счетчику, а вторая – с классом 10P10 подключается к релейной защите. Использование одной обмотки для двух целей не рекомендуется, так как требования к характеристикам для учета и защиты различны и могут конфликтовать.

Что означает маркировка 5P10 на трансформаторе для защиты?

Маркировка расшифровывается следующим образом: 5 – класс точности (допустимая полная погрешность не более 5% при номинальном первичном токе), P – предназначение для защиты (Protection), 10 – коэффициент предельной кратности. Это означает, что при десятикратном номинальном первичном токе (и при номинальной вторичной нагрузке) погрешность трансформатора не превысит 5%.

Почему вторичную обмотку ТТ необходимо заземлять?

Заземление одного из выводов вторичной обмотки выполняется в целях безопасности. Оно предотвращает появление опасного высокого потенциала на вторичных цепях в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками. Заземление выполняется в одной точке, обычно на ближайшей сборке зажимов или в шкафу релейной защиты.

Как часто нужно проводить поверку трансформаторов тока в цепях коммерческого учета?

Межповерочный интервал (МПИ) устанавливается для каждого типа трансформаторов при утверждении типа средств измерений и указывается в свидетельстве о поверке. Для трансформаторов тока ТТЭ, применяемых в коммерческом учете, МПИ обычно составляет 4, 8 или 16 лет в зависимости от конструкции и условий эксплуатации. Точный интервал необходимо уточнять в паспортной документации и следить за своевременным проведением очередной поверки в аккредитованной лаборатории.

Заключение

Трансформаторы тока EKF серии ТТЭ представляют собой современные, технологичные и надежные устройства, полностью отвечающие требованиям российских и международных стандартов для работы в распределительных сетях среднего напряжения. Широкий модельный ряд по номинальным токам и напряжениям, наличие различных классов точности, в том числе «S» для высокоточного учета, и классов защиты «P» делает их универсальным решением для комплектации КРУ, КСО, трансформаторных подстанций. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данных трансформаторов являются залогом точного учета электроэнергии, надежного функционирования систем релейной защиты и, как следствие, безаварийной работы электроустановки в целом.