Измерительные трансформаторы служат для понижения тока или напряжения первичной цепи электроустановки до значения, необходимого для питания катушек измерительных приборов, реле защиты и автоматики, приборов сигнализации и некоторых других цепей. Подключение приборов и реле через измерительные трансформаторы надежно изолирует их от цепей высокого напряжения, чем обеспечивается безопасность обслуживания. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов заземляют для защиты эксплуатационного персонала, а также для предотвращения повреждений приборов и реле, присоединенных к вторичной обмотке, в случае пробоя изоляции между обмотками (первичной и вторичной). Измерительные трансформаторы применяют также в цепях напряжением ниже 400 В; например, для непосредственного измерения токов более 100 А потребовались бы тяжелая конструкция измерительного прибора и сложная подводка, а с применением измерительного трансформатора измерения ведутся токами до 5 А. Включение приборов через измерительные трансформаторы вносит некоторую погрешность в ре- результаты измерения (до 1,5—2,5% измеряемой величины).
Измерительные трансформаторы разделяются на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Трансформаторы тока предназначены для питания токовых обмоток (последовательно включенных катушек) измерительных приборов и реле. Конструктивно трансформатор тока состоит из замкнутого сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали, и двух обмоток. Первичную обмотку, состоящую из одного или нескольких витков большого сечения, рассчитанного на номинальный ток трансформатора тока, включают последовательно в цепь, где должен измеряться ток, а к вторичной обмотке также последовательно проводами сравнительно небольших сечений, в основном 1,5 и 2,5 мм2, присоединяют токовые катушки приборов и реле. Число витков в первичной и вторичной обмотках должно быть таким, чтобы ток во вторичной обмотке составлял 5 А при номинальном токе в первичной обмотке.
Вторичную обмотку надежно изолируют от первичной, при этом вторичные обмотки, не присоединенные к приборам, должны быть замкнуты накоротко и заземлены непосредственно на зажимах трансформатора тока.
Конструктивно трансформаторы тока изготовляют трех основных типов — проходные, опорные и катушечные, которые могут быть одно- и многовитковыми с одним или двумя сердечниками. По допустимой погрешности трансформаторы тока подразделяют на пять классов; в промышленных электроустановках применяют в основном трансформаторы тока классов 0,5; 1 и 3.
Рассмотрим устройство трансформатора типа ТПОФ-10, показанное на рис. 22,а. Обозначение трансформатора тока ТПОФ-10 расшифровывается так: Т— трансформатор тока, П— проходной, О— одновитковый, Ф— с фарфоровой изоляцией; число 10 обозначает номинальное напряжение, кВ (10 кВ). К основному обозначению добавляется число, указывающее класс точности. Для трансформаторов тока, имеющих два сердечника, дополнительно указывают дробью классы точности и номинальный первичный ток в амперах. Добавление букв означает: У— усиленный по термической стойкости, Д— трансформатор имеет специальное исполнение для дифференциальной защиты и 3—трансформатор предназначен для защиты от замыканий на землю.
Первичной обмоткой трансформатора тока ТПОФ-10 служит круглый медный стержень (или медная труба) 4, проходящий сквозь фарфоровый изолятор 5. Изолятор имеет цилиндрическую форму и изолирует первичную обмотку от вторичной и заземленных частей.
Начало и конец вторичной обмотки — И1 и И2— выведены к специальным зажимам, расположенным на боковой части корпуса. При направлении тока в первичной обмотке от JI1 и JI2 вторичный ток по внешней цепи проходит от И1 к И2.
Сердечник трансформатора изготовлен из намотанных спиралью лент трансформаторной стали. Передний прямоугольный фланец 2 служит для крепления изолятора, а также всего трансформатора на месте установки.
Рис. 22. Общий вид трансформаторов тока.
а —ТПОФ-10; б — ТПЛ-10; 1 — изоляционная колодка; 2 — передний фланец; 3 — кожух; 4 — стержень; 5 — изолятор; 6 — табличка с техническими данными; 7 — болт заземления.
На фланце установлены изоляционные колодки / с контактными зажимами вторичной цепи, болт заземления 7 и табличка 6 с техническими данными.
Номинальный вторичный ток этих трансформаторов 5 А (специальные исполнения для защиты от замыканий на землю имеют вторичный ток 10 А).
Как пример катушечного трансформатора тока рассмотрим трансформатор с литой изоляцией ТПЛ-10 (рис. 22,6). Этот трансформатор может быть использован также и как проходной, поэтому в его обозначении имеется и буква П; буква Л обозначает наличие литой изоляции (из эпоксидного компаунда).
Трансформаторы тока ТПЛ-10 состоят из одного или двух прямоугольных сердечников из трансформаторной стали, на верхний стержень которых надета вторичная обмотка, намотанная из изолированного провода. Сверху вторичной обмотки размещена первичная, которую на малые токи выполняют из изолированного провода, а на большие — из неизолированной меди, витки которой изолируют между собой электрокартоном.
Первичная обмотка изолирована от вторичной и от заземленных частей эпоксидным компаундом. Габариты и масса трансформаторов тока с литой изоляцией типа ТПЛ (ТПОЛ) значительно меньше, у трансформаторов тока с фарфоровой изоляцией типа ТПФ (ТПОФ), и поэтому последние в настоящее время практически не выпускаются.
В цепях напряжением до 500 В для измерения токов и мощности, а также учета энергии применяют катушечные опорные трансформаторы тока простой конструкции, состоящие из магнитопровода, на который наложены две обмотки (первичная для включения в измеряемую цепь и вторичная для присоединения приборов).
Трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения предназначены для понижения измеряемого напряжения при его значении более 400 В до напряжения 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты от замыканий на землю. Они изготовляются двух видов: сухие — с естественным воздушным охлаждением и масляные— с масляным заполнением.
Сухие трансформаторы напряжения НОСК предназначены для комплектации распределительных ящиков, заливаемых компаундом. Для включения приборов измерения, защиты и учета на напряжение 500 В и ниже применяют трансформаторы напряжения НОС-0,5. По конструктивному выполнению они сходны с транформаторами НОСК.
Масляный трансформатор напряжения НОМ-6 показан на рис. 23, аналогичны по конструкции и трансформаторы НОМ-10-66. Наименование типа означает: Н - трансформатор напряжения, О— однофазный, М— масляное охлаждение, цифры 6 или 10— номинальное напряжение, кВ; 66— год разработки. Конструктивно трансформаторы напряжения НОМ состоят из бака с проходным изолятором, выводов «а крышке, магнитопровода и двух обмоток.
Бак имеет круглую цилиндрическую форму и изготовлен сварным из листовой стали. Магнитопровод выполнен из прямоугольных пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм, окленных бумагой. Обмотки намотаны круглым обмоточным проводом слоями на каркасах из электротехнического картона. В осевом направлении они разделены на две секции. Обмотка низшего напряжения расположена под обмоткой высшего напряжения.
При совмещении питания цепей измерения, защиты и автоматики с контролем изоляции применяют трансформаторы напряжения НТМИ-6-66 (рис. 24) и НТМИ-10-66. Наименование типа означает: Н—трансформатор напряжения, Т — трехфазный, М — масляный, И — для измерительных цепей, цифры 6 и 10 — номинальное напряжение, кВ, 66 — год разработки конструкции.
Магнитная система трансформатора НТМИ-6 имеет пять стержней. На трех средних стержнях расположены основные и дополнительные обмотки, включенные по схеме, приведенной на рис. 24.
Рис. 23. Трансформатор напряжения НОМ-6.
1 выводы первичной обмотки; 2 — пробка; 3—выводы вторичной обмотки; 4 — заводская табличка; 5 — болт заземления.
Обмотки высшего напряжения и основные обмотки низшего напряжения соединены в звезду. Нулевые точки выведены наружу и при установке трансформатора заземляются.
Дополнительная обмотка (xt—щ) предназначена для контроля изоляции в первичной сети. Сумма э. д. е., наводимых в трех фазах, при номинальном состоянии изоляции равна нулю, а следовательно, равно нулю и напряжение на зажимах дополнительной обмотки (обмотка током не обтекается).
Рис. 24. Трансформатор напряжения НТМИ-6.
а — общий вид; б — схема включения и соединении обмоток.
При заземлении одной из фаз магнитный поток незаземленных фаз замкнется через крайние стержни, вследствие чего на зажимах дополнительной обмотки появится напряжение порядка 100 В через обмотку.
При монтаже трансформаторы поднимают вручную к месту установки — трансформаторы тока за фланцы, трансформаторы напряжения за кожух, а не за изоляторы, не снимая при этом защитной обертки с выводов;
трансформаторы тока укрепляют на конструкциях болтами, а трансформаторы напряжения устанавливают на конструкциях свободно без крепления; трансформаторы тока устанавливают так, чтобы зажимы выводов вторичной обмотки и заводская табличка были обращены в сторону коридора управления или щитового помещения (при горизонтальной установке в проходных плитах) или чтобы они были расположены сверху (при вертикальной установке на конструкциях или в проходных плитах); цепи вторичных обмоток должны быть включены на приборы или закорочены перемычками, которые устанавливают на зажимах выводов обмоток.
При установке трансформаторов напряжения расстояние от стены или перегородки выдерживается не менее 100 мм, обеспечивается свободный доступ к маслоспускному крану (пробке), удаляются прокладки в пробках с дыхательными отверстиями. Вторичную обмотку трансформаторов напряжения на время производства монтажных и наладочных работ закорачивают и заземляют. Это необходимо для того, чтобы не было случайно подачи на шины распределительного устройства высокого напряжения вследствие обратной трансформации.
Перед монтажом и по графикам, установленным в эксплуатации, производят профилактические осмотры и проверки измерительных трансформаторов, которые состоят в следующем: чистка, внешний осмотр фарфоровых изоляторов, их армировка, проверка состояния кожуха и выводов, проверка мегаомметром сопротивления изоляции вторичных обмоток (оно должно быть не ниже 1 МОм), проверка состояния графитной токопроводящей краски в трансформаторах тока ТПФ и ТПУ; у маслонаполненных трансформаторов проверяется наличие масла и отсутствие его течи.
