Измерительные трансформаторы тока (стр. 2 из 3)
2.3 Проходные стержневые трансформаторы тока
В стержневых трансформаторах тока первичная обмотка проходит через окно сердечника только один раз. Следовательно расчётное количество ампер-витков здесь всегда численно равно номинальному току и увеличено быть не может.
Этим обуславливается специфическая особенность стержневых трансформаторов тока: чем больше ток – тем больше точность аппарата, а чем меньше ток - тем меньше его точность.
При заданной точности указанная особенность отражается на конструкции аппарата следующим образом: чем больше ток – тем меньше сечение сердечника, а чем меньше ток – тем больше его сечение.
Так как диаметральные размеры сердечника обычно постоянны для данной серии аппаратов, то из изложенного вытекает дальнейшее конструктивное условие: при больших номинальных первичных токах осевая длина сердечника мала; при малых номинальных первичных токах, а также с ростом вторичной нагрузки и повышением класса точности осевая длина сердечника увеличивается.
Стержневые трансформаторы тока могут быть изготовлены как с прямоугольными, так и с круглыми сердечниками, но в большинстве случаев наиболее целесообразным является круглый сердечник (в принципе обладающий наименьшей длиной магнитного пути).
2.4 Шинные трансформаторы тока
Шинными называют такие трансформаторы тока, в конструкцию которых входят сердечники с вторичными обмотками и главная изоляция соответственно данному номинальному напряжению, а первичная обмотка как конструктивный элемент отсутствует. В главной изоляции трансформатора предусматривается окно, через которое пропускают шину распределительного устройства; она-то и выполняет функции первичной обмотки.
Таким образом, шинные трансформаторы тока являются в принципе стержневыми, со всеми вытекающими из этого последствиями. Лишь при низких напряжениях иногда через окно сердечника пропускают несколько витков проводника, выполняющих функции первичной обмотки, что даёт уже многовитковую конструкцию трансформатора (кстати, такой способ делает возможным получение нескольких коэффициентов трансформации на одном аппарате). Однако такую систему нужно считать исключением из общего правила. Естественно, при многовитковой конструкции в качестве первичной обмотки используется не шина, а изолированный гибкий проводник.
При высоких номинальных токах схема шинного трансформатора тока оказывается особенно целесообразной, так как отпадает необходимость соединять шины распределительного устройства с первичной обмоткой трансформатора тока.
Таким образом, шинные трансформаторы тока принципиально являются аппаратами больших номинальных токов – от 2000, А и выше. Впрочем, простота и удобство конструкции иногда побуждают применять шинные трансформаторы тока и при более низких номинальных токах.
3. ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ
Переход ко всё более высоким напряжениям и потребность в аппаратах для наружной установки обусловили при конструировании трансформаторов тока повторение того пути, который был уже пройден конструкциями силовых трансформаторов: катушечный трансформатор тока погружался в бак с маслом или заливался в баке компаундом. Это повышало его электрическую прочность, обеспечивало влагостойкость и открывало возможность установки его на открытых подстанциях. Появился тип баковых, или горшковых, трансформаторов тока.
Несмотря на погружение в масло, при переходе к более высоким напряжениям пришлось существенно увеличивать размеры окна сердечника и усиливать изоляцию между обмотками. Это привело к тому, что для баковых трансформаторов тока стали характерны весьма большие размеры и вес.
От заполнения баков компаундной массой отказались ввиду плохого теплоотвода, опасности появления в компаунде трещин и возможности взрывов.
Баковые трансформаторы тока с масляным заполнением для внутренних установок в настоящее время вышли из употребления, но они ещё применяются для наружной установки.
Трансформаторы тока с простой двухступенчатой бумажно-масляной изоляцией звеньевого или цепного типа были ещё в двадцатых годах освоены фирмой “SIEMENS”. В СССР они были разработаны и внедрены в производства в начале 30-х годов. Несмотря на некоторые недостатки, о которых будет сказано ниже, эти трансформаторы тока до сих пор не устарели. Во многих энергосистемах они успешно эксплуатируются уже более 20 лет.
Рис. 3.1. Трансформаторы тока ТФНД-110М и ТФНД-220-1.
 |  |
В звеньевых трансформаторах тока первичная обмотка сцепляется с кольцевым сердечником как два звена цепи; все вместе несколько напоминает цифру восемь, почему этот тип часто называют восьмёрочным.
В данной конструкции приходится делать большое окно в первичной обмотке, чтобы иметь возможность пропускать через него руки и рулончик бумаги при наложении изоляции. Петля первичной обмотки при этом должна всё время перемещаться и поворачиваться в окне сердечника.
4. ВСТРОЕННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Трансформаторы тока используются не только как самостоятельные, отдельно стоящие аппараты, но и как элементы других аппаратов или устройств. Можно указать следующие их применения: трансформаторы тока, встроенные в КРУ внутренней или наружной установки; трансформаторы тока, смонтированные внутри бака масляного выключателя; трансформаторы тока, встроенные в воздушные или маломасляные выключатели наружной установки в виде опорной конструкции; трансформаторы тока, надеваемые на проходные изоляторы масляных выключателей, силовых трансформаторов, так называемые втулочные трансформаторы тока; трансформаторы тока, встраиваемые в концевые кабельные муфты однофазных кабелей – так называемые кабельные трансформаторы тока.
Втулочные трансформаторы тока представляют собой кольцевые сердечники с вторичными обмотками, надеваемые на заземлённые части проходных изоляторов масляных выключателей, силовых трансформаторов и т.д. В ряде случаев для размещения таких вторичных систем используются вводы, проходящие сквозь стены или перекрытия, проходные изоляторы КРУ, линейные вводы.
Отличительной особенностью втулочного трансформатора тока является то, что он состоит лишь из сердечника с вторичной обмоткой. Роль первичной обмотки с главной изоляцией выполняет проходной изолятор с его токоведущим стержнем какого-либо аппарата или распределительного устройства.
Кабельные трансформаторы тока встраиваются в концевые кабельные муфты либо надеваются на изолированный однофазный кабель в виде устройства, закрытого в отдельном металлическом кожухе. Сердечник такого трансформатора тока может быть разъёмным или неразъёмным.
Кабельные трансформаторы тока являются одновитковыми, чем и обусловливаются их характерные конструктивные особенности – увеличенная
высота сердечника или пониженная точность при малых первичных номинальных токах.
Установка на кабеле вносит также специфические особенности в работу и конструкцию таких трансформаторов.
 |
Рис. 4.1. Трансформатор тока ТЗЛМ.
 |
Рис. 4.2. Трансформатор тока ТЗ.
5. ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПЕРЕНОСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Для точных лабораторных измерений выпускаются специальные трансформаторы тока. Они выполняются переносными. Лабораторные трансформаторы тока имеют классы точности 0,05; 0,1; 0,2 при частоте 50, Гц. В случае частот 10, 25, 400, Гц и выше допускается класс точности 0,5. Коэффициент трансформации лабораторных трансформаторов тока можно изменять. При всех номинальных токах эти трансформаторы должны иметь один класс точности и одну и ту же номинальную нагрузку. Только для одного из значений I1Н допускается соседний класс точности или другая номинальная нагрузка.
Кроме лабораторных, выпускаются переносные трансформаторы тока с более низким классом точности. Они используются для контрольных измерений и испытаний. Переносные трансформаторы тока изготавливаются в виде клещей и позволяют выполнять измерения без разрыва проводника. Для удобства измерений амперметр часто укрепляется на корпусе трансформатора тока.
6. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
Трансформаторы тока выбираются по номинальному току и напряжению, нагрузке первичной и вторичной обмоток, классу точности и допустимой погрешности. Они проверяются на термическую и динамическую устойчивость к токам КЗ, а также на 10%-ную погрешность, если их использовать в цепях защиты. Электродинамическая устойчивость выполняется, если кратность электродинамической устойчивости или ударный ток:
, 
,где КДИН – кратность электродинамической устойчивости;
iУ – ударный ток;
IНОМ1 – номинальный первичный ток трансформатора.
Трансформаторы тока удовлетворяют условиям термической устойчивости, когда кратность термической устойчивости.
,где Кt – кратность термической устойчивости;
I¥ - действующее значение установившегося тока КЗ;
tПР – приведённое время действия тока КЗ.
Для вторичной обмотки должно выполняться неравенство