Класс точности — важнейшая характеристика трансформатора тока
3 августа 2013 
k-igor
Класс точности трансформатора тока является одной из важнейших характеристик ТТ, которая указывает, что его погрешность измерений не превышает значений, установленных в нормативных документах. Погрешность в свою очередь зависит от многих факторов.
В настоящее время возможно изготовление трансформаторов тока на 6-10кВ с количеством обмоток до четырех, при этом каждая обмотка может быть выполнена со своим классом точности. Например, 0,5/10Р, 0,5S /10Р, 0,2S /0,5/10Р, 0,2S /0,5/5Р/10Р.
Класс точности для каждой обмотки выбирается исходя из ее назначения. Для каждого класса точности предусматривается своя программа испытаний.
Для коммерческого учета, как правило, применяют обмотки с классами точности 0,5S и 0,2S. Буква “S” обозначает, что трансформатор тока проверяется по пяти точкам от 1% до 120% (1-5-20-100-120) от номинального тока. Обмотки классов точности 1, 0,5, 0,2 проверяются лишь в четырех точках: 5-20-100-120% от номинального тока. Для релейной защиты используют обмотки с классами точности 10Р или 5Р и проверяют данные обмотки в трех точках: 50-100-120% от номинального тока трансформатора. Такие обмотки соответствуют классу точности «3».
Более подробно требования к классам точности трансформаторов тока представлены в ГОСТ 7746—2001.
Ниже представлена таблица допустимых погрешностей для различных классов точности:
Допустимые погрешности для различных классов точности ТТ
Требования к классам точности трансформаторов тока представляют собой некий диапазон, в который должны укладываться погрешности трансформатора. Чем выше класс точности, тем уже диапазон.
Разница между классами точности 0,5S и 0,5 (0,2S и 0,2) состоит в том, что погрешность обмотки класса 0,5 не нормируется ниже 5% номинального тока. Видимо поэтому в ПУЭ есть требование, чтобы минимальный ток во вторичной обмотке трансформатора составлял не менее 5%. На мой взгляд, данное требование уже давно устарело, т.к. погрешность трансформаторов тока класса точности 0,5S нормируется начиная с 1%.
Разница между классами точности 0,5S и 0,5
Применение трансформаторов тока классов точности 0,5S и 0,2S позволяет сократить недоучет электроэнергии в несколько раз при малой загрузке силовых трансформаторов.
Оказывается, возможно изготовление трансформаторов тока с различными коэффициентами трансформации измерительных и релейных обмоток. Например, измерительная обмотка 200/5 (кф. тр. 40), релейная 400/5 (кф. тр. 80). Но стоит иметь ввиду, что проверку трансформатора тока на устойчивость к токам к.з. стоит проводить по обмотке с минимальным коэффициентом трансформации.
Классы точности вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока для работы в переходных режимах
Измерительные трансформаторы тока, используемые в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики, вследствие насыщения магнитопровода могут искажать передаваемую информацию в установившихся и особенно переходных режимах коротких замыканий. Искажение формы кривой вторичного тока оказывают существенное влияние на работу устройств релейной защиты. Появление тока небаланса между насыщенным и ненасыщенным магнитопроводами может привести как к ложному срабатыванию дифференциальной защиты, так и к полному отказу релейной защиты.
Известны масштабные аварии, произошедшие по причине излишней работы дифференциальной токовой защиты при коротком замыкании вследствие появления тока небаланса в цепях, обусловленного насыщением защитных обмоток трансформаторов тока из-за появления значительной по величине апериодической составляющей в токе короткого замыкания.
Одной из причин возникновения описанных выше аварий являлось отсутствие в нормативно-технической документации Российской Федерации требований о необходимости обеспечения техническими характеристиками трансформаторов тока и подключенных к ним устройств релейной защиты. В ГОСТ 7746-2015 «Трансформаторы тока. Общие технические условия», требования к вторичным обмоткам для защиты предъявлялись только к классам точности 10Р и 5Р. Ни в одном из этих классов не нормируется работа трансформатор9ов тока в переходных режимах — указанные в ГОСТ 7746-2015 погрешности имеют место при нормальных режимах и токе предельной кратности (также в установившемся режиме).С появлением таких стандартов, как ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 и ПНСТ 283-2018 расширились требования, предъявляемые к вторичным обмоткам для защиты, которые отразились в новых классах точности:
- Классы точности по ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015: 5P, 10Р, 5PR, 10PR, PX, PXR, TPX, TPY, TPZ
- Классы точности по ПНСТ 283-2018: 5P, 10Р, 5PR, 10PR, TPY, TPZ.
Отличительные особенности классов точности для защиты приведены ниже.
Классы точности 5Р, 10Р
К данным классам точности не предъявляются требования по точности в переходных режимах и ограничений по остаточной намагниченности. Остаточная намагниченность может достигать более 80% от индукции насыщения.
Классы точности 5PR, 10PR
Дополнительно к требованиям, предъявляемым к классам точности 5Р и 10Р, характеризуются требованием к остаточной намагниченности Kr, которая не должна быть более 10% от потока насыщения. При протекании симметричных токов КЗ такая вторичная обмотка не уйдет в насыщение, а форма тока во вторичной цепи не будет искажена. После отключения трансформатора при токах короткого замыкания, вторичная обмотка не потребует размагничивания, т.к. после прекращения протекания тока в обмотках магнитопровод возвращается в состояние, предшествующее аварийному событию.
Классы точности PX, PXR
К классам точности PX и PXR не предъявляются требования по точности, как в номинальном, так и переходных режимах. Нормируется погрешность коэффициента трансформации. К классу точности PXR дополнительно предъявляются требования по ограничению остаточной намагниченности.
Для классов точности PX, PXR в эксплуатационной документации дополнительно должна быть указана следующая информация:
- номинальное отношение витков (коэффициент трансформации);
- номинальная точка перегиба э.д.с. Ek;
- верхний предел тока насыщения Ie в номинальной точке перегиба э.д.с;
- коэффициент расширения тока Kx;
- номинальная резистивная нагрузка Rb.
Кроме этого, к данным классам точности предъявляются дополнительные требования при проведении приемо-сдаточных испытаний:
- Изоляция вторичной обмотки (при Ek≥2) кВ должна выдерживать одноминутное испытательное напряжение 5 кВ.
- Номинальное выдерживаемое напряжение межвитковой изоляции должно составлять десятикратное значение от максимального значения нормированной э.д.с в точке перегиба, но не более 10 кВ (пикового значения).
Класс точности TPX
К данному классу точности не предъявляются требования по точности в переходных режимах и ограничений по остаточной намагниченности. Остаточная намагниченность может достигать более 80% от индукции насыщения. Имеет более жесткие требования по пределам допускаемой погрешности по отношению к классу точности 5Р.
Класс точности TPY
Данный класс точности характеризуется не только требованиями к ограничению остаточной намагниченности, аналогично классу точности 5PR, но и требованиями к точности передачи мгновенного значения тока в переходном режиме короткого замыкания с нормированной погрешностью не более 10%. Данный класс вторичной обмотки позволяет измерять значение тока КЗ с учетом апериодической составляющей. Следует отметить, что такая точность работы вторичных обмоток для защиты трансформатора требуется далеко не всегда. Для соответствия данному классу точности, при изготовлении трансформатора необходимо значительно увеличивать сечение магнитопровода, что ведет к увеличению габаритных размеров трансформатора и, как следствие, к увеличению стоимости.
Класс точности TPZ
Данный класс точности характеризуется нормируемой погрешностью трансформации периодической составляющей тока короткого замыкания.
Выводы
Основные требования, предъявляемые к защитным обмоткам в зависимости от класса точности приведены в таблице ниже:
Для обеспечения бесперебойной работы современных систем РЗиА в сетях, на смену устаревшим классам точности 10Р и 5Р пришли новые классы точности 10PR, 5PR, TPY, TPZ, исключающие проблемы с насыщением трансформаторов тока из-за высокой остаточной намагниченности. Для обеспечения надежной работы релейной защиты и противоаварийной автоматики в большинстве случаев будет достаточно применение трансформаторов с классами точности защитных обмоток 10PR и 5PR. В случае необходимости измерения токов КЗ с учетом апериодической составляющей следует применять трансформаторы с классом точности TPY. В случае, если требуется нормируемая погрешность трансформации периодической составляющей тока короткого замыкания с нормированием вторичной постоянной времени, тогда следует выбирать трансформаторы с классом точности защитной обмотки TPZ.
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Выбор измерительных трансформаторов тока — основные характеристики
В статье описаны основные параметры трансформаторов тока.
Коэффициент трансформации
Расчетный коэффициент трансформации – это отношение первичного расчетного тока к вторичному расчетному току, он указан на табличке с паспортными данными в виде неправильной дроби.
Чаще всего используются измерительные трансформаторы x / 5 A, большинство измерительных приборов имеют при 5 A больший класс точности. По техническим и, прежде всего, по экономическим соображениям при большой длине измерительной линии рекомендуется использовать трансформаторы x / 1 A. Потери в линии в 1-A-трансформаторах составляют всего 4 % от потерь 5-A-трансформаторов. Но в этом случае измерительные приборы имеют обычно меньший класс точности.
Номинальный ток
Расчетный или номинальный ток (использовавшееся прежде название) – это указанное на табличке с паспортными данными значение первичного и вторичного тока (первичный расчетный ток, вторичный расчетный ток), на которое рассчитан трансформатор. Нормированные расчетные токи (кроме классов 0,2 S и 0,5 S) равны 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 A, а также числам, полученным из этих значений умножением на число, кратное десяти.
Нормированные вторичные токи равны 1 и 5 A, предпочтительно 5 A.
Нормированные расчетные токи для классов 0,2 S и 0,5 S равны 25 – 50 – 100 A, а также числам, полученным из этих значений умножением на число, кратное десяти, вторичный ток (только) 5 A.
Правильный выбор номинального тока первичной обмотки очень важен для точности измерения. Рекомендуется максимально близкое сверху к измеренному / определенному току (In) отношение.
Пример: In = 1 154 A; выбранное отношение = 1 250/5.
Номинальный ток можно определить на основании следующих предпосылок:
- Номинальный ток измерительного трансформатора, умноженный на 1,1 (трансформатор с ближайшими характеристиками)
- Предохранитель (номинальный ток предохранителя = номинальный ток трансформатора) измеряемой части установки (низковольтные главные распределительные щиты, распределительные шкафы)
- Фактический номинальный ток, умноженный на 1,2 (этот метод нужно использовать, если фактический ток значительно ниже номинального тока трансформатора или предохранителя)
Нежелательно использовать трансформаторы с избыточными расчетными величинами,
т.к. в этом случае может сильно снизиться точность измерения при относительно низких токах
(относительно первичного расчетного тока).
Расчетная мощность трансформаторов тока
Расчетная мощность трансформатора тока – это результат нагрузки со стороны измерительного прибора и квадранта вторичного расчетного тока, она измеряется в ВA. Нормированные значения равны 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 ВА. Можно также выбирать значения, превышающие 30 ВА в соответствии со случаем применения. Расчетная мощность описывает способность трансформатора пропускать вторичный ток в пределах допускаемой погрешности через нагрузку.
При выборе подходящей мощности необходимо учесть следующие параметры: Потребление мощности измерительными приборами (при последовательном подключении . ), длина кабеля, поперечное сечение кабеля. Чем больше длина кабеля и меньше его поперечное сечение, тем больше потери в питающей линии, т.е. номинальная мощность трансформатора должна иметь соответствующую величину.
Мощность потребителей должна быть близка к расчетной мощности трансформатора. Очень низкая мощность потребителей (низкая нагрузка) повышает кратность тока нагрузки, поэтому измерительные приборы могут быть недостаточно защищены от короткого замыкания. Слишком большая мощность потребителей (высока нагрузка) отрицательно сказывается на точности.
Часто в системе уже имеются трансформаторы тока, которые можно использовать при установке нового измерительного прибора. При этом нужно обратить внимание на номинальную мощность трансформатора: Достаточна ли она для дополнительных измерительных приборов?
Классы точности
В зависимости от точности трансформаторы тока делятся на классы. Стандартные классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 0,1 S; 0,2 S; 0,5 S. Коду класса соответствует кривая погрешностей тока и угловая погрешность.
Классы точности трансформаторов тока зависят от значения измерения. Если трансформаторы тока работают с малым по отношению к номинальному току током, точность измерения существенно снижается. В приведенной ниже таблице указаны предельные значения погрешности с учетом значений номинального тока:
Для комбинированных измерительных устройств рекомендуется использовать трансформаторы тока того же класса точности. Трансформаторы тока с более низким классом точности приводят к снижению точности измерения всей системы – преобразователь тока + измерительное устройство, которая в этом случае определяется классом точности трансформатора тока. Тем не менее, использование трансформаторов тока с меньшей точностью измерения, чем в измерительном устройстве, возможно с технической точки зрения.
Кривая погрешностей трансформатора тока
Измерительные трансформаторы и защитные трансформаторы
В то время, как измерительные трансформаторы должны максимально быстро насыщаться после выхода за диапазон потребляемого тока (выражается кратностью тока нагрузки FS), чтобы предотвратить рост вторичного тока в случае сбоя (например, короткого замыкания) и защитить таким образом подключенные устройства, защитные трансформаторы должны максимально долго не насыщаться.
Защитные трансформаторы используются для защиты установки в сочетании с соответствующими коммутирующими устройствами. Стандартные классы точности для защитных трансформаторов – 5P и 10P. «P» означает «protection» – ″защита″. Номинальная кратность тока нагрузки указывается (в %) после обозначения класса защиты. Например, 10P5 означает, что при пятикратном номинальном токе негативное отклонение со стороны вторичного тока от значения, ожидаемого в соответствии с коэффициентом трансформации (линейно),
составляет не более 10 % от ожидаемого значения.
Для комбинированных измерительных приборов настоятельно рекомендуется использовать измерительные трансформаторы.
Стандартные размеры шин для трансформаторов
Разъемные трансформаторы тока представлены в общем каталоге.
Какие классы точности имеют трансформаторы тока
Класс точности трансформатора тока – одна из важнейших характеристик ТА, которая показывает, что его погрешность измерений не превышает значений, установленных в нормативных документах. Погрешность зависит от многих факторов.
Условное обозначение ТТ
Классы точности
| Класс точности | Для чего предназначены |
|---|---|
| 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1; 3; 5; 10 | Эти классы точности предназначены для измерений, коммерческого учёта и для защиты 0,5S и 0,2S. Буква “S” обозначает, что трансформатор тока проверяется по пяти точкам от 1% до 120% (1-5-20-100-120) от номинального тока. Обмотки классов точности 1, 0,5, 0,2 проверяются лишь в четырех точках: 5-20-100-120% от номинального тока |
| 5Р; 10Р | Для релейной защиты используют обмотки с классами точности 10Р или 5Р и проверяют данные обмотки в трех точках: 50-100-120% |
Классы точности 0,2S и 0,5S предназначены для коммерческого учета электроэнергии, т.е. для счётчиков.
Погрешности
Погрешность измерения – отклонение измеренного значения величины от её истинного (действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения.
Погрешности для измерений, коммерческого учёта и защиты
Погрешности для релейной защиты
Угловая и токовые погрешности
Определение погрешностей проводят на каждой вторичной обмотке. Если обмотке присвоено несколько классов точности и/или несколько нагрузок, то при приемо-сдаточных испытаниях определение погрешностей проводят в высшем классе точности в условиях, оговоренных между изготовителем и потребителем, а при других видах испытаний – во всех классах точности и при всех нагрузках, установленных в документации на данный трансформатор.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Вам также может быть интересно
Теория и расчёты 0
Обеспечение исправной и надежной работы электрооборудования невозможно без регулярного проведения регламентных работ, по поддержанию
Теория и расчёты 1
Поддержание электроустановок в рабочем состоянии требует надлежащего технического обслуживания, с выполнением комплекса операций, предусмотренных
Теория и расчёты 0
Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической
Теория и расчёты 0
Один из показателей, указывающих на состояние трансформаторов и его готовность к эксплуатации – коэффициент
Теория и расчёты 0
Все электрические приборы нагреваются в процессе эксплуатации, трансформаторы – не исключение. Мощные трансформаторы охлаждаются с
Теория и расчёты 0
Для обеспечения электроснабжения граждан, предприятий и организаций возникает необходимость устройства высоковольтных линий электропередач. Но