В современной энергетике измерительные трансформаторы выполняют две важные функции: масштабирование параметров электроэнергии для приборов учета и гальваническую развязку цепей измерения от высокого напряжения. Несмотря на схожее название, эти аппараты имеют разные конструкции и принципы работы.
В статье детально разберем, чем отличаются трансформаторы тока от трансформаторов напряжения и какие нюансы их эксплуатации важно знать инженеру.
Определение, назначение и различия
Измерительный трансформатор — электрическое оборудование, предназначенное для пропорционального изменения параметров сети.
-
Трансформатор тока (ТТ). Основная задача аппарата — преобразование больших токов в малые величины (обычно 1 А или 5 А), пригодные для измерения стандартными амперметрами и терминалами РЗА (релейной защиты и автоматики).
-
Трансформатор напряжения (ТН). Это устройство, которое масштабирует высокое напряжение до безопасного уровня для питания катушек вольтметров и ваттметров.
Главное отличие ТТ от ТН — это способ их включения в измеряемую сеть:
-
Первичная обмотка ТТ включается последовательно (в рассечку) цепи, через которую проходит весь ток нагрузки. Имеет малое количество витков (иногда один виток — шину) и низкое сопротивление.
-
Первичная обмотка ТН включается параллельно источнику питания или нагрузке. Чтобы минимизировать влияние на измерительную цепь, имеет большое количество витков и высокое сопротивление.
Самое существенное различие кроется в принципе работы магнитопровода и вторичных цепей.
Для ТТ нормальный рабочий режим близок к короткому замыканию. Вторичная обмотка всегда должна быть замкнута на нагрузку (амперметр, реле). Однако размыкание вторичной обмотки под нагрузкой недопустимо. Это приводит к резкому росту магнитного потока, насыщению сердечника и возникновению на разомкнутых контактах напряжения в несколько киловольт, что смертельно опасно для персонала и губительно для изоляции.
Для ТН нормальным является режим, близкий к холостому ходу. Вторичная нагрузка имеет высокое сопротивление. В отличие от ТТ, для ТН короткое замыкание во вторичной цепи — это аварийное состояние, которое приводит к мгновенному перегреву и выходу из строя. Поэтому цепи трансформатора напряжения всегда защищаются предохранителями или автоматами.
Роль в комплексных системах защиты
ТТ и ТН передают данные о состоянии сети на микропроцессорные терминалы. Однако в распределительных устройствах (РУ) существуют типы повреждений, которые классические измерительные трансформаторы могут зафиксировать с задержкой. Речь идет о дуговых замыканиях внутри ячеек.
Для мгновенной локализации таких аварий в дополнение к трансформаторам должно устанавливаться специализированное УДЗ. Если ТТ фиксирует только факт роста нагрузки (что может быть вызвано и внешним коротким замыканием), то устройство дуговой защиты реагирует на физическую вспышку света дуги.
Комбинация данных от ТТ (наличие тока) и системы дуговой защиты позволяет реализовать максимально надежную и селективную защиту оборудования.
Важно понимать, что ТТ — это источник тока, которые может эффективно работать только при замкнутой вторичной цепи, а ТН — источник напряжения, требующий защиты от коротких замыканий. Их совместное использование позволяет полностью контролировать переменный ток и мощность в системе.
Правильный выбор и настройка этих устройств — гарантия долговечности всей системы электроснабжения.
