Strømtransformer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 28. marts 2021; checks kræver 6 redigeringer .

Målestrømtransformator - er en step-up transformer designet til at konvertere en stor strøm [1] til en værdi, der er praktisk til måling. Den primære vikling af strømtransformatoren er en leder med en målt vekselstrøm, og måleinstrumenter er forbundet til sekundæren. Strømmen i sekundærviklingen af en strømtransformator er proportional med strømmen i dens primære vikling. Antallet af omdrejninger i sekundærviklingen tages på en sådan måde, at driftsstrømmen i den er 5A (eller i design indbygget i multimetre - enheder af milliampere [2] ).

Strømtransformatorer (herefter benævnt CT'er) er meget udbredt både til måling af elektrisk strøm og i relæbeskyttelsesanordninger til elektriske strømsystemer. Ud over deres hovedformål (udvidelse af enhedernes målegrænser) beskytter strømtransformatorer enheder mod de skadelige virkninger af kortslutningsstrømme . Strømtransformatorer bruges også til at måle strøm (selv en lille mængde) i højspændingsinstallationer, der ofte når hundredvis af kilovolt. Direkte måling (uden CT) betyder fare for berøring af amperemeteret, dvs. til en højspændingsledning.

CT'er er underlagt høje krav til nøjagtighed. CT'er udføres med en, to eller flere grupper af sekundære viklinger: den ene bruges til at drive RZiA- enheder , den anden, mere nøjagtig, til at forbinde måle- og måleenheder (for eksempel elektriske målere ).

Designfunktioner

Strukturelt fremstilles strømtransformatorer i form af en kerne lamineret af koldvalset siliciumtransformatorstål , hvorpå en eller flere sekundære isolerede viklinger er viklet. Den primære vikling kan også være lavet i form af en spole viklet på en kerne eller i form af en stang. Ofte, i design af transformere til høje nominelle strømme, er en indbygget primær vikling slet ikke tilvejebragt: den udføres under installationen af transformeren ved at føre en ledning (bus) gennem et vindue i huset. Vindingerne og kernen i moderne CT'er er indkapslet for at isolere og beskytte viklingerne. I nogle moderne CT-designs er kernen også lavet af nanokrystallinske (amorfe) legeringer for at udvide det område, hvori transformatoren fungerer i nøjagtighedsklassen.

CT sekundære viklinger (mindst én for hver magnetisk kerne) skal belastes. Belastningsmodstanden er strengt reguleret af kravene til nøjagtigheden af transformationsforholdet. En lille afvigelse af modstanden af det sekundære kredsløb fra den nominelle værdi, der er angivet i passet til CT, modulo impedansen Z eller effektfaktoren cos φ (normalt cos φ = 0,8 indukt.) fører til en stigning i konverteringsfejlen. Amperemeterets vikling har en meget lav modstand, og derfor fungerer strømtransformatoren under forhold tæt på en kortslutning. En betydelig stigning i modstand eller en fuldstændig åbning af belastningskredsløbet skaber en højspænding i sekundærviklingen, som kan bryde gennem transformatorens isolering, hvilket fører til svigt af transformeren. En fuldstændig åben CT-sekundærvikling skaber ikke en kompenserende magnetisk flux i kernen, hvilket fører til overophedning af det magnetiske kredsløb, isolering, dets efterfølgende aldring og mulig nedbrud. I dette tilfælde har den magnetiske flux skabt af primærviklingen en meget høj værdi; transformeren brummer meget og tabene i magnetkredsløbet varmer den op.

Transformationsforholdet for målestrømtransformatorer er deres vigtigste egenskab. Den nominelle (ideelle) koefficient er angivet på transformatorens typeskilt som forholdet mellem den nominelle strøm af de primære (primære) viklinger og den nominelle strøm af de sekundære (sekundære) viklinger, for eksempel 100/5 A eller 10-15- 50-100/5 A (til primærviklinger med flere sektioner af vindinger). Samtidig er det faktiske transformationsforhold noget anderledes end det nominelle. Denne forskel er karakteriseret ved størrelsen af konverteringsfejlen, som består af to komponenter - i-fase og kvadratur. Den første karakteriserer afvigelsen i størrelse, den anden karakteriserer faseafvigelsen af den sekundære reelle strøm fra den nominelle. Disse værdier er reguleret af GOST'er og tjener som grundlag for at tildele nøjagtighedsklasser til strømtransformatorer i design og fremstilling. Da der i magnetiske systemer er tab forbundet med magnetiseringen og opvarmningen af det magnetiske kredsløb, er den sekundære strøm mindre end den nominelle strøm (det vil sige fejlen er negativ) for alle CT'er. I denne henseende, for at forbedre ydeevnen og indføre en positiv bias i konverteringsfejlen, bruges drejningskorrektion. Og det betyder, at transformationsforholdet for sådanne korrigerede transformere ikke svarer til den sædvanlige formel for forholdet mellem vindingerne i de primære og sekundære viklinger.

Tilslutningsdiagrammer for målestrømtransformatorer

Strømtransformatorer er betegnet TAa, TAs eller TA1, TA2, og strømrelæerne KA1, KA2. I trefasede netværk med isoleret neutral (netværk med en spænding på 6-10-35 kV) installeres strømtransformatorer ofte på kun to faser (normalt fase A og C). Dette skyldes fraværet af en neutral ledning i 6-35 kV netværk, og information om strømmen i en fase med en manglende strømtransformator kan nemt opnås ved at måle strømmen i to faser. I netværk med en solidt jordet neutral (netværk op til 1000V) eller en effektivt jordet neutral (netværk med en spænding på 110 kV og derover), skal CT'er installeres i alle tre faser.

I tilfælde af installation i tre faser er CT'ens sekundære viklinger forbundet i henhold til "Star"-skemaet (fig. 1), i tilfælde af to faser - "Ufuldstændig stjerne" (fig. 2). Til differentiel beskyttelse af krafttransformatorer med elektromekaniske relæer er transformere forbundet i henhold til "Trekant"-skemaet (for at beskytte transformatorviklingen forbundet i en stjerne, når den beskyttede transformer er forbundet "trekant - stjerne", hvilket er nødvendigt for at kompensere for fasen forskydning af de sekundære strømme for at reducere ubalancestrømmen). For at gemme måleenheder i beskyttelseskredsløb bruges skemaet "For faseforskel af strømme" nogle gange (bør ikke bruges til at beskytte mod kortslutninger bag strømtransformatorer med en delta-stjerne forbindelse).

Klassifikation af strømtransformatorer

Strømtransformatorer er klassificeret efter forskellige kriterier:

1. Efter aftale:

måling;
beskyttende;
mellemliggende (til at inkludere måleinstrumenter i relæbeskyttelsens strømkredsløb, for at udligne strømme i differentialbeskyttelseskredsløb osv.);
laboratorium (høj nøjagtighed, samt med mange transformationsforhold).

2. Efter installationstype:

til udendørs installation (i åbent koblingsanlæg);
til indendørs installation;
indbygget i elektriske apparater og maskiner: afbrydere, transformere, generatorer osv.;
overhead - læg oven på bøsningens isolator (for eksempel på højspændingsindgangen til en strømtransformator);
bærbar (til kontrolmålinger og laboratorietests).

3. Ifølge designet af den primære vikling:

multi-turn (spole, med en sløjfevikling og med den såkaldte "ottevikling");
enkeltdrejning (stang);
dæk.

4. Ifølge installationsmetoden:

gennemgange;
support.

5. Til implementering af isolering:

med tør isolering (porcelæn, bakelit, støbt epoxyisolering osv.);
med papir-olie-isolering og med kondensator papir-olie-isolering;
gasfyldt ( SF6-gas );
med sammensat fyld.

6. Ifølge antallet af transformationstrin:

enkelt-trins;
to-trins (kaskade).

7. Driftsspænding:

for mærkespænding over 1000 V;
for mærkespænding op til 1000 V.

8. Særlige strømtransformatorer:

nul sekvens;
Rogowski bælte .

Parametre for strømtransformatorer

Vigtige parametre for strømtransformatorer er transformationsforholdet og nøjagtighedsklassen.

Transformationsforhold

CT-transformationsforholdet bestemmer strømmålingsværdien og betyder, ved hvilken primærstrøm en bestemt standardstrøm vil flyde i det sekundære kredsløb (oftest er det 5 A, sjældent 1 A). De primære strømme af strømtransformatorer bestemmes ud fra en række standardiserede mærkestrømme. Transformationsforholdet for en strømtransformator skrives normalt som et forhold mellem den nominelle primærstrøm og den nominelle sekundære strøm i form af en brøkdel, for eksempel: 75/5 (når der løber en strøm i primærviklingen 75 A - 5A i sekundærviklingen, lukket til måleelementerne) eller 1000/1 (ved flow i primærkredsløbet på 1000 A, vil der gå en strøm på 1 A i sekundærkredsløbene. Nogle gange kan CT'er have et variabelt transformationsforhold, hvilket er muligt v.h.t. gentilslutning af de primære viklinger fra parallel til serieforbindelse (for eksempel bruges denne løsning i TFZM-110 strømtransformatorer) eller tilstedeværelsen af udtag på de primære eller sekundære viklinger (sidstnævnte bruges i laboratoriestrømtransformere af UTT-typen) eller ved at ændre antallet af vindinger af den primære ledning, der føres gennem vinduet på strømtransformatorer uden deres egen primærvikling (UTT strømtransformatorer).

Nøjagtighedsklasse

For at bestemme nøjagtighedsklassen for CT introduceres følgende begreber:

strømfejl , hvor er den faktiske sekundære strøm, er den reducerede primærstrøm, er den primære strøm, er strømtransformatorforholdet; $\Delta I=I_{2}-I_{1}^{'}$ $I_{2}$ $I_{1}^{'}=I_{1}/n$ $I_1$ $n$
vinkelfejl , hvor er den teoretiske faseforskydningsvinkel mellem den primære og sekundære strøm  = 180°, er den faktiske vinkel mellem den primære og sekundære strøm; ${\displaystyle \delta =\alpha _{1}-\alpha _{2))$ $\alpha_{1}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$
relativ total fejl , hvor er modulet af den komplekse reducerede strøm. $\varepsilon \%=(|I_{1}^{'}-I_{2}|)/|I_{1}^{'}|$ $|I_{1}^{'}|$

Fejl i strøm og vinkel forklares ved virkningen af magnetiseringsstrømmen. For industrielle strømtransformatorer etableres følgende nøjagtighedsklasser: 0,1; 0,5; en; 3, 10R. Ifølge GOST 7746-2001 svarer nøjagtighedsklassen til den aktuelle fejl ΔI, vinkelfejlen er: ±40′ (klasse 0,5); ±80′ (klasse 1), for klasse 3 og 10P er vinklen ikke standardiseret. I dette tilfælde kan strømtransformatoren kun være i nøjagtighedsklassen, hvis modstanden i det sekundære kredsløb ikke er mere end den indstillede værdi, og strømmen i det primære kredsløb er fra 0,05 til 1,2 af transformatorens mærkestrøm. Tilføjelsen af bogstavet S efter betegnelsen af nøjagtighedsklassen for strømtransformatorer (for eksempel 0,5 S) betyder, at transformeren vil være i nøjagtighedsklassen fra 0,01 til 1,2 af mærkestrømmen. Klasse 10R (ifølge den gamle GOST D) er designet til at strømforsyne beskyttelseskredsløb og er klassificeret i henhold til den relative totale fejl, som ikke bør overstige 10% ved den maksimale kortslutningsstrøm og en given modstand i det sekundære kredsløb. I henhold til den internationale standard IEC (IEC 60044-01) skal strømtransformatorer være i nøjagtighedsklassen, når strømmen gennem primærviklingen er 0,2-200 % af mærkestrømmen, hvilket normalt opnås ved at fremstille en kerne af nanokrystallinske legeringer .

Betegnelser for strømtransformatorer

Husstrømstransformatorer har følgende betegnelser:

det første bogstav i betegnelsen "T" er en strømtransformator;
det andet bogstav er en type konstruktion: "P" - gennemgang, "O" - støtte, "Sh" - dæk, "F" - i et porcelænsdæk;
det tredje bogstav er isoleringsmaterialet: "M" - olie, "L" - støbt isolering, "G" - gas ( SF6 ).

Yderligere, gennem instrumentbrættet, skrives isolationsklassen for den nuværende transformer, den klimatiske version og installationskategorien. For eksempel: TPL-10УХЛ4 100/5А: "støbt isoleringsstrømtransformer med isoleringsklasse 10 kV, til moderate og kolde klimaer, kategori 4 med et transformationsforhold på 100/5" (læses som "100 gange fem").

Noter

I modsætning til en spændingstransformator har en strømtransformator en tomgangstilstand, der er nødsituation. Den resulterende magnetiske flux i det magnetiske CT-kredsløb er lig med forskellen mellem de magnetiske fluxer skabt af de primære og sekundære viklinger. Under normale driftsforhold for transformeren er den lille. Men når sekundærviklingens kredsløb åbnes, vil kun den magnetiske flux af den primære vikling eksistere i kernen, hvilket væsentligt overstiger forskellens magnetiske flux. Kernetab vil stige dramatisk, transformeren vil overophedes og svigte ("stålbrand"). Derudover vil en stor EMF dukke op i enderne af det ødelagte sekundære kredsløb , farligt for operatørens arbejde. Derfor kan strømtransformatoren ikke tilsluttes ledningen uden at der er tilsluttet en måleenhed. Hvis det er nødvendigt at afbryde måleapparatet fra strømtransformatorens sekundære vikling, skal det kortsluttes.
Ifølge PUE skal CT'ens sekundære vikling være jordet (for at beskytte mod elektrisk stød under isolationsnedbrud, eller når højspænding induceres på grund af et åbent sekundært kredsløb).

Se også

Litteratur

PUE
Shabad M.A. Strømtransformatorer i relæbeskyttelseskredsløb. Pædagogisk udgave. - 1998.
Rodshtein L.A. Elektriske apparater: En lærebog for tekniske skoler. - 3. udg. - L . : Energoizdat. Leningrad. afdeling, 1981.
Afanasiev V. V. m.fl. Strømtransformatorer. - L . : Energoatomizdat, 1989.
Chernobrov N. V. Relæbeskyttelse. - M . : Energi, 1974.

Noter

↑ Hvad er elektrisk strøm: grundlæggende begreber og karakteristika . Electroinfo.net (2. maj 2020). Dato for adgang: 12. august 2021. (Russisk)
↑ Strøm, spænding, modstand, effekt og andre mængder. (russisk) ? . Electrolife . Dato for adgang: 12. august 2021. (ubestemt)

Strømtransformer

Designfunktioner

Tilslutningsdiagrammer for målestrømtransformatorer

Klassifikation af strømtransformatorer

Parametre for strømtransformatorer

Transformationsforhold

Nøjagtighedsklasse

Betegnelser for strømtransformatorer

Noter

Se også

Litteratur

Noter

Links