Методические рекомендации к лабораторным работам: "Проверка работоспособности телеметрического выхода счетчика", "Комплекс технических средств «Энергия»", "Программирование микропроцессорного устройства «Энергия–микро»", страница 4

Номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока равен отношению номинального первичного тока к номинальному вторичному току

К_ном=I_ном/I_2ном.                                             (1.2.1)

Шкалы измерительных приборов, присоединяемых к трансформатору тока, надписывают в значениях первичного тока, т. е. I₂K_ном.

Отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток n=w₁/w выбирают несколько меньше номинального коэффициента трансформации, что позволяет компенсировать ток намагничивания и повысить точность измерения.

Трансформаторы тока по своему назначению делятся на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для релейной защиты. В этой главе рассмотрены трансформаторы тока для измерений; использование трансформаторов тока для защиты относите к курсу релейной защиты.

1.2.2. Погрешности трансформаторов тока. Для трансформаторов тока, как для любого трансформатора, справедливо равенство:

I₁=I_2n+I_o,                                                     (1.2.2)

где I₀  –  ток намагничивания.

Из этого выражения следует, что погрешности трансформатора тока определяются током намагничивания. Последний зависит от конструкции трансформатора и магнитных свойств стали магнитопровода. При заданной конструкции трансформатора его погрешности зависят от первичного тока и нагрузки.

Для определения погрешности трансформатора тока необходимы следующие данные: коэффициенты К_ном и n, сопротивления вторичной обмотки Х₂ и R₂, сопротивления нагрузки Х и R, характеристика намагничивания стали. Сопротивления, ток и напряжение вторичной цепи должны быть приведены к числу витков вторичной обмотки следующим образом:

                            (1.2.3)

На основании перечисленных данных может быть составлена схема замещения, аналогичная схема замещения трансформатора напряжения (см. рис. 1.1.1), и построена векторная диаграмма (рис. 1.2.1.)

Рис. 1.2.1. Векторная диаграмма трансформатора тока

В основу векторной диаграммы положен вектор приведенного вторичного тока , направленный по вертикальной оси. Векторы R^’ и jX^’ представляют собой падения напряжения от вторичного тока  в активном и индуктивном сопротивлениях внешней цепи,  - напряжение у зажимов вторичной обмотки. Добавляя к вектору напряжения векторы падений напряжений в активном и индуктивном сопротивлениях вторичной обмотки, получаем вектор вторичной ЭДС . Последняя наводится магнитным потоком Ф, сдвинутым по фазе на 90⁰ и образуемым в результате совместного действия МДС первичной обмотки                           

F₁ = F₁ - F₂

или

I₀w₁=I₁w₁-I₂w₂=I₁w₁-I`₂w₁,

откуда I₁=I`+I₀.

Ток намагничивания I₀ сдвинут по фазе относительно магнитного потока на угол , определяемый потерями мощности от вихревых токов и перемагничивания. Ток намагничивания при заданном значении Е₂ может быть определен с помощью кривой намагничивания Е₂(I₀). Геометрическое суммирование токов I₀ и I`₂ дает вектор первичного тока I₁.

Определим с помощью векторной диаграммы погрешности трансформатора тока, у которого отношение чисел витков равно номинальному коэффициенту трансформации. При этом условии токовая , %, может быть представлена следующим образом:

или

                                      (1.2.4)

При определении угловой погрешности трансформатора тока угол , рад, ввиду малости можно принять равным его синусу, т. е.

                               (1.2.5)

Из выражений (1.2.4) и (1.2.5) видно, что погрешности зависят от отношения I₀/I₁. Ток намагничивания в свою очередь зависит от первичного тока и нагрузки.

1.2.3. Выбор трансформаторов тока. Выбор трансформаторов тока при проектировании РУ заключается в выборе типа трансформатора, определении ожидаемой нагрузки и сопоставлении ее с номинальной, проверке на электродинамическую и термическую стойкость.

При выборе номинального первичного тока следует исходить из значения рабочего тока утяжеленного режима соответствующего присоединения. В присоединениях с относительно превосходящими токами и большими токами КЗ приходится выбирать трансформаторы тока с номинальным первичным током, значительно превосходящим рабочий ток присоединения, чтобы обеспечить электродинамическую и термическую стойкость трансформатора. В этих случаях погрешности трансформаторов получаются относительно большими.

Класс точности намечают в соответствии с назначением трансформатора тока. Как известно из предыдущего, погрешности трансформатора тока зависят от его нагрузки. Заводы-изготовители указывают не только номинальную вторичную нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, соответствующие высшему классу точности, но также нагрузки, соответствующие низшим классам точности с большими погрешностями. Чтобы убедиться в том, что погрешности трансформаторы не выходят за пределы намеченного класса, следует сопоставить расчетную нагрузку с нагрузкой, указанной заводом для требуемого класса точности.

Поскольку индуктивное сопротивление вторичных цепей мало, можно ограничиться подсчетом только активных сопротивлений. Расчетная нагрузка складывается из сопротивления последовательно включенных приборов, соединительных проводов и контактов. Обычно сопротивление контактов принимают равным 0,1 Ом.

В качестве соединительных проводников применяют контрольные кабели. Их сопротивление зависит от материала и сечения жил, длины трассы и схемы включения измерительных приборов. Кабели с медными жилами (р=0,0175 Ом*мм²/м) применяют во вторичных цепях мощных электростанций с высшим напряжением 220 кВ и выше. Во вторичных цепях остальных электроустановок используют кабели с алюминиевыми жилами (р=0,028 Ом*мм²/м). По условию механической прочности сечение медных жил должно быть не менее 1,5 мм², а алюминиевых жил  –  не менее 2,5 мм². Если в число подключаемых измерительных приборов входят счетчики, предназначенные для денежных расчетов, то минимальные сечения жил увеличивают до 2,5 мм² для медных жил и до 4 мм² для алюминиевых жил. Сечение проводников выбирают в соответствии с требованиями точности измерения, но не менее минимального сечения, удовлетворяющего требованию механической прочности.