Для чего нужны трансформаторы тока для счетчика
Трансформаторы тока для работы с электросчетчиками
Современные потребности в электроэнергии настолько высоки, что приборы учета могут не выдерживать силу тока, необходимую для подключенного объекта. Разделение точек потребления на отдельные линии не всегда возможно, да и учитывать потребление энергии разными приборами для одного объекта нецелесообразно: расчет оплаты может быть неточным. Чтобы устранить этот дисбаланс, применяются трансформаторы тока для электросчетчиков.
Устройства работают по обычному принципу трансформатора: закону электромагнитной индукции.
Схема типового подключения счетчика с трансформаторами тока изображена на иллюстрации (данный рисунок не является инструкцией по монтажу, может использоваться лишь как учебное пособие).
Важное отличие измерительного трансформатора тока от обычного силового
Независимо от сопротивления потребителя (это может быть подключение к электросчетчику, защитному устройству, и прочему) сила тока остается неизменной и зависит только от нагрузки на первичную обмотку.
При размыкании вторичной обмотки трансформатора тока во время работы силовой линии, напряжение на контактах достигнет огромного значения (по закону Ома стремится к бесконечности). В результате могут выйти из строя полупроводниковые приборы измерения. Кроме того, есть риск повреждения изоляции обмотки трансформатора, и поражения персонала электротоком. Поэтому, при отключении счетчика от трансформаторов тока, вторичная обмотка обязательно замыкается накоротко с помощью перемычки «К» (на иллюстрации).
Важно: Для обеспечения безопасности операторов и защиты оборудования, один из контактов вторичной обмотки заземляется («N» на иллюстрации).
Таким подсоединением уравнивается потенциал вторичной обмотки и земли. Работа с приборами учета и контроля становится безопасной для персонала.
Конструктивное исполнение прибора оптимизировано для соединения со счетчиками, поэтому случайное использование трансформатора тока в иных целях исключено.
Можно сказать, что трансформатор тока для счетчика работает по принципу вала отбора мощности на двигателе. Только его использование не несет потери для основной линии электроснабжения.
Для чего нужны трансформаторы тока
Для счетчиков энергии и других измерительных приборов, подключение к высоковольтной линии чревато усложнением конструкции (соответственно, стоимость прибора может вырасти в разы). Аналогичная ситуация с иными контрольными приспособлениями и устройствами обеспечения безопасности. Необходимо обеспечить развязку между высоковольтной линией и параметрами, приемлемыми для работы. Исходя из этого, назначение трансформатора тока следующее:
Мы рассмотрим основную задачу прибора: подключение счетчика через трансформаторы тока. Поскольку однофазные системы работают без высоких потенциалов напряжения, трансформаторы тока чаще всего обеспечивают работу трехфазного счетчика.
Начнем с классификации
Как и любой электроприбор, подобрать трансформатор можно по параметрам и установочным характеристикам:
Важно: При подключении 3 фазного счетчика через трансформаторы тока, параметры всех приборов должны быть идентичными.
Разобравшись, как выбрать трансформатор тока по способу установки, научимся производить расчет
С учетом параметров электрических счетчиков, и значения напряжения на линии, выбираем коэффициент трансформации. Он должен обеспечивать максимальную точность измерения трехфазного счетчика, при соблюдении мер безопасности.
Согласно требованиям ПУЭ (правил устройства электроустановок), необходимо оставлять запас коэффициента трансформации на превышение допустимой нагрузки. При максимальной нагрузке на линии, ток во вторичной обмотке не должен быть ниже 40 % от номинального тока счетчика. Соответственно при минимальной нагрузке этот показатель составит 5 %.
Существует целая подборка справочной литературы по этому вопросу, наиболее популярной является типовая таблица:
Зная расчетные параметры силовой линии и возможного потребления тока, можно рассчитать коэффициент трансформации.
Перед вводом в эксплуатацию, обычно производится испытательный монтаж на тестовую колодку. Моделируются рабочие условия эксплуатации объекта, при соблюдении мер безопасности испытываются аварийные режимы.
Важно: Подобные испытания следует проводить только под надзором инженеров по безопасности энергоснабжающей компании.
После проведения тестовых измерений на дублирующих счетчиках, проводится окончательный расчет коэффициента преобразования. Затем составляется акт переноса показаний на счетчики с учетом параметров трансформатора.
Если параметры работы устраивают потребителя и поставщика электроэнергии, производится окончательный монтаж трансформаторов и трехфазного счетчика. Типовая электросхема на иллюстрации:
Пример реального расчета коэффициента трансформации
Мы знаем, что для обеспечения завышенного коэффициента трансформации, необходимо обеспечить следующее условие:
Условия задачи: расчетный ток в режиме нормальной загрузки оборудования составляет 240 А. Устанавливаем параметры аварийного режима: коэффициент 1.2. Значит, сила тока при перегрузке равна 288 А. Номинальная сила тока счетчика составляет 5 А.
Важно: Перегрузкой считается сила тока, при которой еще не срабатывает защитное устройство отключения электропитания.
По рекомендациям энергетиков, или в соответствии со справочными таблицами, выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации 300/5.
Вторичный ток превышает 10 % от номинальной силы тока счетчика: 1 А > 0.5 А. При таких расчетах видно, что трансформатор тока для подключения конкретного счетчика подобран верно.
Класс точности и погрешность
Для обеспечения правильности учета показаний потребления электроэнергии, регламентирующими нормативами установлены следующие классы точности для токовых трансформаторов:
Условия считаются выполненными, если реальная нагрузка на вторичную обмотку трансформатора не превышает номинально установленную нагрузку для данного класса точности.
Кроме того, параметры прибора должны обеспечивать токовую и угловую погрешность. Для нормальной работы устройств защиты и точного снятия показаний, токовая погрешность не должна превышать 10 %, а угловая 7°.
Результат построения векторной диаграммы токов на иллюстрации:
Iµ=I1+I2, остальные параметры и обозначения взяты из школьного курса физики. Проведя тестовые измерения, можно убедиться в соответствии (не соответствии) собранной схемы требованиям ГОСТ и ПУЭ.
Видео по теме
Измерительный трансформатор тока. Что это и зачем он нужен?
Введение
Одновременно с входом в нашу жизнь электричества остро встали некоторые вопросы, тесно связанные с его эксплуатацией. Одним из них стал вопрос организации токовой защиты цепи. Появилась необходимость в разделении силовых цепей и цепей защиты, а также в создании и организации сложных защит, которые невозможно собрать, используя аппараты только в силовых цепях.
Дело в том, что защита электропроводки в обычных квартирах сводится к применению автоматических выключателей или предохранителей, а защита от поражения электрическим током — к применению УЗО или АВДТ. Вышеперечисленные аппараты встраиваются непосредственно в защищаемую цепь и, как правило, не имеют дистанционных органов управления.
В сетях с более высокими мощностями и токами, где уже требуется релейная защита, работающая по определенным алгоритмам, (например, АПВ — автоматическое повторное включение) требуется организовать питание целого ряда устройств и реле цепей защиты. Для этого применяется трансформатор тока — электротехническое устройство, предназначенное для уменьшения первичного тока (тока измеряемой рабочей цепи) до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, находящихся во вторничной цепи. К нему подключаются следующие устройства: амперметры, преобразователи тока, обмотки токовых реле, счетчиков, ваттметров и другие.
Технические характеристики и режим работы
Основным параметром трансформатора тока является его коэффициент трансформации, то есть кратность первичного тока ко вторичному. Ряд первичных токов включает следующие значения: 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000 (А).
С целью унификации и стандартизации всего выпускаемого измерительного и защитного оборудования существует стандартная величина вторичного тока — это 5 А. Соответственно, коэффициент трансформации определяется так: Kт= 400/5= 80.
Трансформатор тока работает в режиме близкому к короткому замыканию, т.к. сумма сопротивлений последовательно подключенных приборов защиты не превышает несколько десятых долей Ом.
Не менее важной задачей, которую как раз и решает трансформатор тока (ТТ) является отделение вторичных цепей измерения и защиты от силовых цепей высокого напряжения и, следовательно, обеспечение безопасности работы с устройствами измерения и защиты.
Применение
Кроме основных задач, описанных выше, трансформаторы тока применяются при косвенном подключении счетчиков электрической энергии. Это обусловлено тем, что счетчики при прямом включении в сеть с большими рабочими токами выйдут из строя. Поэтому возникает необходимость в снижении измеряемых рабочих токов до приемлемых величин, например, до стандартных 5 Ампер.
Современный рынок предлагает решения совместимые как с проводами, так и с шинами.
Важное замечание
Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока не допускается при протекании рабочих токов в первичной обмотке. При разомкнутой вторичной цепи ТТ ЭДС может достигать 1000 В и более, что крайне опасно для обслуживающего персонала. Поэтому при замене аппарата, включенного в цепь трансформатора тока, необходимо сначала замкнуть накоротко (шунтировать) измерительную обмотку ТТ, а затем производить отключение вышедшего из строя прибора. Поэтому измерительную (вторичную) обмотку трансформатора тока необходимо заземлить для исключения появления высокого напряжения на выводах И1 И2.
Трансформаторы тока выполняют не только важные задачи отделения защитных цепей от силовых и унификации оборудования, но и применяются при подключении счетчиков электроэнергии в сетях с большими рабочими токами, где прямое включение невозможно.
Схемы подключения трансформаторов тока для электросчетчиков, как правильно установить
Применяя энергосистемы различного вида нужно быть готовым к особым моментам. Из-за них нужно совершить преобразование электрических величин в идентичные с обозначенным соотношением. Трансформаторы тока для электросчетчиков разработаны с целью существенного расширения типовых границ измерений устройствами учета.
Общие требования
Энергомер разработан специально для определения величины расходуемой мощности электрических устройств и для упрощения расчетов нагрузки на розетку. Обучение тому, как им пользоваться происходит быстро. Ведь помогает инструкция по использованию.
Принцип работы и назначение измерительного трансформатора
Нужны достижения определенных показателей, при которых верно функционирует оборудование. Монтаж приборов нужно поручить опытным специалистами. Они должны обладать группой допуска к электротехническим работам как минимум третьего уровня. А перед монтированием трансформаторов тока (ТТ) нужно проверить механизм на присутствие изъянов. Они могут возникнуть в результате неправильной сборки или повреждений.
Измерительные трансформаторы превращают базовые сведения электрических цепей (напряжение или ток), сокращая их количество до предписанного значения. Работают аппараты по-разному. Это обусловлено их внутренним механизмом и предназначением.
Обозначение упрощает обращение с ними. Оно поможет выбрать наиболее подходящий механизм. Маркировка прибора обусловливается типом механизма. Например, ТТ свойственны такие обозначения, как: «Т» (1-ая буква) – трансформатор тока. А 2-ая буква в названии указывает на тип механизма.
Обозначения и их значения:
Третья буква обозначается вещество изоляции. Правильное изолирование токопроводящих деталей способствует безопасности.
Обозначения веществ изоляции и их значения:
После букв есть числовые обозначения. Эти обозначения указывают коэффициент трансформации, климат и класс изоляции.
Схемы подключения трехфазного счетчика электроэнергии
Только верно присоединенный счетчик правильно определяет и контролирует количество используемого тока. Поэтому прибор следует верно присоединить. Схема монтирования обусловливается видом.
Полукосвенная
В сеть монтируется с ТТ. Поэтому возможно присоединять в сети с высокими мощностями. Разрешается до 60 кВт. Применяя этот метод учета, для установления трат стоит разность показателей умножать на определенное значение трансформации.
Десятипроводная
Она пользуется большой популярностью. Именно ее эксперты советуют устанавливать сейчас. Ведь она имеет ряд преимуществ. У них нет гальванической связи токовых цепей прибора учета и цепей напряжения. Поэтому подключать ее гораздо безопаснее. А еще благодаря ей удобнее проводить манипуляции.
Не нужно отключать установки при смене счетчика или при проведении различных манипуляций. Он отличается правильностью. Ведь сбор сведений по всем фазам происходит независимо. Если происходит нарушение цепей учета по какой-то из фаз, функционирование учета на других фазах продолжается.
3х-фазный счетчик для правильного функционирования монтировать аккуратно. Особенное внимание стоит уделить маркировке. 10-проводная требует больше проводов, чем остальные схемы.
10-проводная имеет недостаток: значительный расход проводника для сборки вторичных цепей учета.
Семипроводная
Свое название получила из-за числа проводов, применяемых во время присоединения. Считается устаревшей, хоть и встречается.
Трансформаторный счетчик должен иметь контактную панель. Если ее нет, то должна присутствовать колодка. Они служат проводником соединения. Их располагают посреди электрического шнура и счетчика.
С совмещенными цепями
Во время этого способа цепи напряжения подсоединяют к токовым цепям монтажом соединений на ТТ.
Звезда
Неполная
Устанавливать неполную звезду стоит лишь в сетях, где есть нулевые изолированные точки. Они ограждают от междуфазных КЗ. Она откликается лишь на отдельные появления КЗ однофазного.
Полная
Если есть глухозаземлённая нейтраль, то нужно присоединение ТТ к трём фазам.
Косвенное
Если в сети аппараты, использующие энергию электричества, тратят ее больше номинального значение силы тока, проходящего сквозь счётчик тогда стоит вмонтировать разделительные ТТ. Присоединяют их в разрыв силовых токоведущих шнуров.
С двумя ТТ
В сетях 380 В, при образовании систем учёта расходуемой мощи больше 60кВт, 100А электросчетчик устанавливают, применяя косвенную схему присоединения трехфазного через ТТ. Это помогает измерять большую используемую мощь при помощи аппаратов учёта для меньшей мощи, используя коэффициент пересчёта показателей устройства.
Меркурий 230
Схемы сборки счетчика Меркурий с применением ТТ отличаются сложностью. Подключающий не должен забывать в процессе об ответственности. Обычно он применяется в сети 380 вольт.
В фильтр токов нулевой последовательности
Если есть однофазовое и двухфазное КЗ “земля”, то выявляются токовые объемы в реле.
Как правильно подключить счетчик через трансформаторы тока и напряжения
Почти у всех счетчиков присутствует изображение того, как верно устанавливать их. Там есть обозначение контактов. А еще подробные обмоточные данные есть в паспорте.
Как выбрать трансформатор
Перед тем, как отдать предпочтение какому-то виду счетчика следует прочитать пункт 1.5.17 ПУЭ. Там написано, что объем вторичной обмотки не должен опускаться меньше 40% от установленного при самой большой нагрузке, ниже 5% при минимальной.
Стоит проследить за тем, чтобы была установлен лишь верный порядок фаз A, B, C. Фазометр определит это.
Еще стоит наблюдать за U и I. Первое значение должно быть равно напряжению или быть выше его, а второе, силе тока.
3 однофазных аппарата заменят трехфазный. Но, стоит знать, что каждый нуждается в своем преобразователе, что делает монтаж сложнее.
Прямого или непосредственного включения
Прямым включением агрегата называется непосредственное присоединение к системе в 220 и 380 В. Данное монтирование счетчика в электрическую линию отличается простотой. Нужно подсоединить окончания кабеля с обеих сторон.
При обычном наборе приборов этот метод подключения себя эффективен.
Но если среди приборов есть котел отопления, то метод нужно поменять на другой.
Однофазная цепь
Однофазная цепь состоит из двух шнуров. По одному из них ток поступает к пользователю, а по-другому идет обратно. При разъединении цепи ток не пройдет.
Узел счета — место соединения трансформатора тока с несущим проводником. Обычно им является электрошкаф со счетчиком.
Класс точности
Если верно выбрать ТТ, то покупатель сможет подключить замерные и защитные устройства к линиям высокого напряжения. Степень класса точности — самый важный параметр. Он указывает на погрешность измерения. Она не должна превышать критерии установленных государственных норм. Класс точности обусловливается базовыми особенностями. Туда входят погрешность по току и углу, а также индекс относительной полной погрешности. 2 первых коэффициента обусловливаются током намагничивания.
В аппаратах промышленного применения применяются несколько видов точности: 0.1, 0.5, 1.0, 3.0 и 10Р.
Согласно ГОСТу, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности. Например, для коэффициента в ± 40 необходим класс 0.5, а для ±80—класс 1.0. Необходимо заметить, что классы 3.0 и 10Р согласно правилам не нормируются. Буква “S” указывает на класс точности в границах 0.01-1.2. Класс 10Р применяется для защиты. Относительная полная погрешность нормирования не превышает 10%.
Разрешается применения аппаратов с классом точности 1.0. Но применять их можно лишь, если у счетчика класс точности в две единицы.
Замена трансформаторного устройства нужна, если:
Использование переходной испытательной коробки
Испытательная переходная коробка (КИП) создана для «закоротки» (шунтирования) токовых цепей.
Особенности монтажа электронного счетчика
Электрический счетчик разрешено монтировать прямым способом. А еще его можно смонтировать с помощью ТТ, применяющиеся в предприятиях.
Выбирая электросчетчик стоит обязательно учитывать общую мощь расходуемой энергии. Если расход составляет при одновременно включенных устройствах порядка 7 кВт, счетчик можно установить на 5-40А, но лучше, если поставить его на 5-60А.
Щит в квартиру выбирают в соответствии с номенклатурой и габаритами планируемого оборудования.
Трансформаторы тока для электросчетчиков: обзор конструкций и схем подключения простыми словами для начинающего электрика
Трансформаторы тока применяются для подключения электросчетчиков к очень мощным нагрузкам, которые нельзя подавать на прибор учета при обычном прямом методе измерения.
Такой способ называется косвенным замером. Он широко распространен в энергетике, на промышленных предприятиях с большими перетоками электрических мощностей, а также в частных домах с трехфазным питанием.
Как все это работает и какие схемы подключения лучше выбрать для разных нагрузок читайте ниже.
Назначение трансформаторов тока простыми словами
Основная задача
Трансформатор тока (сокращенное общепринятое обозначение ТТ) создан для работы в электрических схемах как простой преобразователь, способный с высокой точностью пропорционально понижать токи высоких величин до номинальных вторичных значений без изменения частоты сигнала.
На его вход подается первичный переменный ток большой величины, а по выходной цепочке протекает уменьшенное, преобразованное значение нагрузки.
Этот процесс легко представить совмещенными графиками синусоид обоих токов с их отображением на простой векторной диаграмме единичной окружности.
Синусоида первичного тока I1, проходящего по силовым шинам, показана графиком с высокой амплитудой, которая может превышать, например, 100 или 200 ампер. Допустим, что она отстоит от начала координат на какой-то угол α.
Ее форма и величина станет преобразовываться в ТТ во вторичную величину I2 со значительно меньшей амплитудой, например, 1 или 5 ампер.
Графики синусоидальных гармоник легко упрощаются векторными выражениями, построенными на плоскости единичной окружности. Они облегчают понимание происходящих процессов, позволяют проще их анализировать.
Векторная диаграмма просто рисуется и наглядно показывает пропорции величин каждой составляющей и их направление.
Сейчас же сделаем простой вывод: в любой момент времени ti синусоида I2 повторяет форму сигнала I1 и отличается от нее строго на определенную величину, называемую коэффициентом трансформации Ктт.
Его так и записывают на шильдике корпуса: выражением отношения первичного тока, показанного на первом месте, ко вторичному, например, 200/5.
В принципе здесь используется та же технология и маркировка, что у обычного трансформатора напряжения, где вместо ампер показываются вольты.
Практическое применение
Трансформаторы тока создаются в качестве измерительных приборов, обладающих определенными метрологическими характеристиками. Они работают в цепях измерения и схемах защитных устройств.
Их оценивают классами точности по двум параметрам:
Далее разбираемся с конструкцией и принципами работы.
Как устроены трансформаторы тока: краткие сведения для новичков
Конструкцию ТТ поясняет нижерасположенная картинка.
Внутри корпуса из негорючего диэлектрического материала, например, пластика, не поддерживающего горения, расположены:
Количество витков вторичной обмотки определяет величину коэффициента трансформации, а ее поперечное сечение подбирается по величине нагрузки в номинальном и аварийном режиме.
У отдельных измерительных ТТ вместо первичной обмотки сразу создается сквозное отверстие в корпусе, через которое пропускается силовая шина распределительного шкафа или мощный провод. Их так и называют: шинные.
Среди таких конструкций существуют модели с разъемным сердечником, позволяющим оперативно надевать и снимать ТТ, выполнять измерения без выполнения дополнительных подготовительных работ. По этому принципу работают обычные электроизмерительные клещи.
Я их показываю здесь потому, что они могут быть использованы для проведения тех же замеров, что и ТТ, стационарно установленные для подключения к электросчетчикам. По ним осуществляют контрольный замер первичной, да и вторичной нагрузки, проходящей по цепям измерения.
Как работает трансформатор тока в электрической схеме счетчика: последовательное объяснение с демонстрацией наглядными картинками
По первичной обмотке от электроснабжающей организации к потребителям течет силовой ток I1. Он преодолевает электрическое сопротивление подключенных шин.
Вокруг токопровода формируется вращающееся поле с магнитным потоком fe1, расположенным перпендикулярно движению вектора I1.
Он пронизывает железо магнитопровода, улавливается им. Внутри сердечника наводится магнитный поток F1.
Такая схема ориентации обеспечивает минимальные потери энергии, затрачиваемые на преобразования электромагнитных полей.
Магнитный поток F1, пересекая перпендикулярно расположенные ему витки вторичной обмотки, создает в них электродвижущую силу Е2. Под ее влиянием в замкнутой на измерительный прибор вторичной катушке по закону Ома возникает электрический ток I2.
I2 преодолевает полное сопротивление вторичной обмотки и подключенной к ней нагрузке. Ей может быть токовая катушка амперметра, электромагнитного реле или электросчетчика.
По обмотке измерительного прибора протекает синусоида, уменьшенная строго на величину коэффициента трансформации ТТ. Его величина задается во время проектирования устройств, а замеряется при наладках и проверках работы электрической схемы.
Какие 2 опасности существуют при эксплуатации трансформаторов тока: их важно знать
Что происходит при пробое или повреждении изоляции
Сердечник ТТ выполнен из электротехнической стали, обладающей хорошей проводимостью. Он покрыт диэлектрическим слоем, разделяющим первичные и вторичные электрические цепи, но связывает их магнитным потоком.
Этот слой может быть случайно поврежден по разным причинам. Тогда происходит стекание высокого потенциала первичной схемы на вторичную цепочку.
Опасный потенциал способен не только повредить менее защищенное измерительное оборудование, но и нанести серьезные повреждения здоровью людей, вызвать у них электротравмы.
Для предупреждения этого явления все вторичные цепи ТТ подлежат обязательному заземлению.
Оно призвано безопасно отводить случайно возникающий потенциал с работающего оборудования на заземляющий контур здания и дальше.
Чем опасен режим работы при разомкнутой вторичной цепи
ПУЭ предъявляет повышенные требования к монтажу и прочности вторичных цепей ТТ. Они должны выполняться медным проводом с сечением не менее чем 2,5 мм квадратных.
При прохождении тока I1 по первичной обмотке во вторичной схеме протекает энергия с очень большим потенциалом напряжения. В рабочем режиме она всегда замкнута накоротко, а если ее разомкнуть, то на разрыве сразу возникает высоковольтное напряжение в несколько киловольт.
Оно опасно как для низковольтного оборудования, так и людей, находящихся рядом. Поэтому ТТ, даже выведенные в резерв, запрещено оставлять с разомкнутыми выводами. На них всегда должна стоять надежная шунтирующая закоротка.
ТТ массово используются не только в сети 0,4 киловольта, но и во всех высоковольтных схемах. Они выполняют не только задачи точного измерения текущих нагрузок, но и обеспечивают надежную работу систем защит и противоаварийной автоматики при возникновении аварийных режимов.
Обычно для всех цепей выше 1000 вольт ТТ изготавливают комбинированными устройствами, состоящими из одной силовой первичной обмотки и двух или более вторичных:
Трансформаторы тока высоковольтного оборудования, в соответствии с действующим напряжением электроустановки, могут располагаться в специальных закрытых ячейках или монтироваться на открытых распредустройствах.
Трансформаторы тока — схемы подключения к электрическим счетчикам: 2 типа
Перед монтажом ТТ на место стационарной установки необходимо в обязательном порядке уточнить направление каждой нагрузки по обмоткам, когда электроэнергия движется по шинам к потребителю. С этой целью на корпусе наносится маркировка.
У отечественных изделий принято следующее обозначение:
У многообмоточных ТТ вторичные катушки дополнительно обозначаются цифрами, а их выводы имеют вид:
Этим заводским обозначениям стоит верить в подавляющем большинстве случаев. Но, на моей практике встречались случаи, когда маркировка отсутствовала, была повреждена или даже не соответствовала реальному направлению навивки вторичной обмотки, что крайне недопустимо.
Неправильное подключение направит вторичный вектор I2 через катушку электросчетчика в противоположную сторону. Тогда счетный механизм станет работать с большими погрешностями.
Методику этой проверки я подробно привожу ниже по тексту в специальном разделе, посвященном проверкам и наладкам.
Схема подключения счетчика с трансформатором тока: самый редкий вариант
Устройство внутренних цепей однофазного электросчетчика и маркировку клемм для его монтажа показываю ниже.
Из электротехнических устройств внутри корпуса работают катушка тока и напряжения. Они соединены проводами с клеммными выводами, которые расположены слева направо и обозначены цифрами:
Винт напряжения при эксплуатации всегда должен быть плотно зажат. Он используется только при метрологических поверках.
Практически все однофазные счетчики, устанавливаемые в жилых зданиях, работают по этой схеме, являясь приборами прямого включения. Они предназначены для учета нагрузок бытовой сети, а она ограничивается действующими нормативами.
Однако ГОСТ 6570-75 предусмотрел возможность совмещения индукционного счетчика с трансформатором тока для сети 220 вольт по следующей схеме.
В ней дополнительно изменяется коммутация токовых цепей:
Монтаж нулевого провода и цепей напряжения остается прежним. Для снятия показаний потребуется обычный результат вычисления счетного механизма умножать на коэффициент трансформации используемого ТТ.
В принципе это довольно редкая разработка, на практике мне не пришлось ее увидеть в действии.
Схема подключения трехфазного счетчика с трансформаторами тока: 5 типовых проектов
Вначале напомню структуру электросчетчика на 3 фазы прямого включения. Он состоит их трех одинаковых цепей однофазного счетчика, рассмотренного выше.
Каждая часть замеряет мощность потребления в своей фазе, а затем их результат учитывается общим счетным механизмом.
Для подключения к цепям ТТ и ТН эта схема может отличаться у различных моделей за счет изменения расположения и чередования клемм. Показываю ее упрощенно без поясняющих надписей.
Под различные варианты учета нагрузок она подключается разными методиками. Привожу кратко только пять наиболее популярных способов.
Чтобы не затруднять чтение схем, я на них не стану показывать заземление вторичных обмоток токовых цепей. Просто помните, что их надо всегда надежно монтировать.
Схема полной звезды в сети 0,4 кВ
Этот метод используется для трехпроводной и четырехпроводной схемы с напряжением 380 или 220 вольт. Отличия между ними показал черной пунктирной линией, обозначающей нулевой провод цепей напряжения.
В трехпроводном варианте он просто отсутствует (клемма «10» остается не задействованной), а в четырехпроводном — присутствует. Других отличий нет.
Трансформаторы тока каждой фазы своими линейными выводами врезаются в силовую цепь, а клеммами вторичных цепей подключаются на соответствующие им ввода в счетчик. Например, для фазы «А» И1 коммутируется на «1», а И2 — на «3».
Цепи напряжения фаз подаются с входной клеммы Л1 на свой ввод счетчика: «2», «5» или «8».
Схема полной звезды в высоковольтной сети
Для учета нагрузок высоковольтного оборудования требуется использовать измерительные трансформаторы напряжения (ТН). У них на вторичные цепи выводится 100 вольт.
Первичные обмотки ТН подключаются к питающим шинам силовой нагрузки, а с вторичных — подается питание на электросчетчик.
Схема подключения трехфазного счетчика через три ТТ и три ТН в принципе повторяет предыдущую, но немного усложняется, имеет следующий вид.
Обозначение черной пунктирной линии несет тот же смысл, что и раньше.
Схема неполной звезды в сети 0,4 кВ
Этот вариант подключения можно использовать ради экономии оборудования за счет исключения одного ТТ. Метод вполне рабочий.
Схема подключения трехфазного счетчика через два трансформатора тока имеет такой вид.
Во вторичных цепях вывод И1 ТТ1 подключается на клемму «1», а И1 ТТ2 — на «7». Выводы И2 обоих ТТ объединены и подключены к клемме «4». Клеммы «3», «6» и «9» закорочены между собой.
Цепи напряжения на электросчетчик подаются от своих шин.
Схема неполной звезды в сети высоковольтного оборудования
Принцип подключения двух ТТ часто используется на энергетическом оборудовании высоковольтных линий, где для учета мощности применяются измерительные ТН, преобразующие напряжение каждой фазы в безопасную величину 100 вольт.
Здесь имеется определенные недостатки, требующие учета настройки релейных защит при возникновении аварийных ситуаций, связанных с двойным замыканием на землю внутри разных уровней распределения.
Но для обычных воздушных линий в цепях учетов эта схема отлично работает десятилетиями.
Ее вполне допустимо упростить за счет удаления одного измерительного ТН со средней фазы B.
Питание цепей напряжения счетчика модернизуется за счет подключения клеммного вывода 5 непосредственно на контур заземления.
Как выбрать трансформатор тока для счетчика: 10 критериев по ГОСТ
Длительная и надежная работа ТТ возможна при соответствии его конструкции:
Кроме этого придется уточнить конструкцию первичной обмотки, которая может изготавливаться:
Для работы разных цепей измерения, защит или автоматики внутри корпуса ТТ может быть выполнено несколько вторичных обмоток с разными характеристиками. Все их придется учесть, а ненужные надежно зашунтировать.
ГОСТ 7746-2001 таблицей 5 определяет значения 10 основных параметров, обеспечивающих надежную работу ТТ в качестве измерительных устройств для электрических счетчиков.
Более подробная информация изложена внутри этого ГОСТ.
Как проверить трансформатор тока: практические наработки бывалого релейщика
Вернемся к конструкции ТТ и представим все, что способно в нем повредиться и мешать нормальной работе. Это:
Все проверки ТТ основаны на учете возможности возникновения этих дефектов и призваны обнаружить их появление. Первоначально всегда выполняется внешний осмотр, позволяющий визуально выявить наружные повреждения.
Проверка изоляции трансформатора тока: на что обращать внимание
Собранные полностью токовые цепи должны иметь изоляцию не менее 1 мегаома (МОм). Для ее измерения применяют специальные приборы — мегаомметры. Требования к их конструкции оговорены в технической документации на ТТ. В подавляющем большинстве случаев их выходное напряжение — 1000 вольт.
К измерениям допускается мегаомметр, прошедший метрологическую поверку и испытания изоляции.
Им измеряют электрическое сопротивление:
Самый простой и надежный метод прямой проверки ТТ: прогрузка под реальной нагрузкой
Собирается штатная схема включения трансформатора. Его первичная обмотка подключается к силовым цепям, а вторичная — к нагрузке. В обе обмотки устанавливаются точные измерительные приборы: токовые клещи или амперметры.
На силовую цепь подается напряжение так, чтобы по ней протекал ток I1 с величиной от 0,2 до 1,0 номинального значения. Показания приборов снимаются во всех обмотках.
По результатам измерений делят значение тока первичной обмотки на его величину во вторичной: рассчитывают коэффициент трансформации. При совпадении вычисленного Ктт с заданным техническим паспортом делается вывод об исправности ТТ.
Если на ТТ смонтировано несколько вторичных обмоток, то все они до прогрузки должны быть надежно закорочены или подключены к приборам измерения.
Магнитопроводы многих высоковольтных ТТ нуждаются в заземлении. У них на клеммной колодке имеется специальный зажим с соответствующей маркировкой. Это требование тоже нельзя игнорировать.
Прогрузка с амперметром во вторичной цепи не позволяет выявить дефекты, связанные с нарушением полярности подключения обмоток. Но, использование вольтамперфазоиндикатора (ВАФ) с токовыми клещами поможет измерить угол отклонения вектора тока от начала координат, сделать достоверный вывод.
К сожалению, на практике часто довольно сложно воспользоваться методом прогрузки. Поэтому ТТ проверяют иными способами.
Косвенные методы проверки ТТ: 2 доступные технологии
Оценка характеристики намагничивания
Исправность вторичной обмотки и магнитопровода позволяет оценить снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) — зависимости величины напряжения в вольтах, замеренной на контактных соединениях вторичной обмотки, от значения, проходящего по ней тока намагничивания I2 в амперах.
Эти данные приведены в технической документации. Соответствие полученного графика заводским испытаниям свидетельствует об исправности ТТ. При повреждении магнитопровода или возникновении межвиткового замыкания обмотки график пойдет значительно ниже.
Схема сборки проверочного устройства выглядит следующим образом.
Амперметр и вольтметр должны быть электромагнитной или электродинамической системы для замеров действующих значений синусоид.
Современные нагрузочные устройства типа «Ретом» значительно облегчают сборку схемы для оценки вольтамперной характеристики намагничивания.
При этой проверке цепь первичной обмотки всегда должна быть разомкнута. Иначе график ВАХ буден построен с ошибками.
Проверка полярности выводов вторичной обмотки электрическими методами
Если отсутствует маркировка на выводах, а их несколько, то принадлежность к каждой обмотке легко определить с помощью мультиметра посредством переключения его в режим прозвонки.
Концы проводов придется подписать, а затем каждой паре выводов определить полярность, соответствующую направлению вектора тока I1 первичной обмотке. Для этого собирается простая схема.
На вторичную обмотку подключается миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Желательно, чтобы стрелка его шкалы имела возможность отклоняться вправо и влево от среднего значения, четко реагируя своим положением на направление протекающего тока по измерительной головке.
Однако вполне можно обойтись и стрелочным тестером (цешкой), где стрелка указывает только положительное направление тока. Просто придется быть более внимательным.
Затем на выводы первичной обмотки подключается источник постоянного напряжения с небольшим сопротивлением. Это может быть батарейка или аккумулятор с лампочкой. Раньше, в среде электриков часто пользовались самодельной сборкой, называемой прозвонкой или «Аркашкой».
За счет подключения источника напряжения к замкнутой цепи в ней по закону Ома начинает протекать электрический ток.
Его импульс на замыкание трансформируется во вторичную обмотку и воздействует на стрелку миллиамперметра: она отклоняется. Когда ее движение направлено вправо, то это означает, что вектора токов в первичной и вторичной обмотках совпали.
Теперь потребуется отвести батарейку и наблюдать за движением стрелки. Она отклонится влево. Оба этих фактора позволяют сделать вывод и промаркировать выводы И1 и И2: плюс батарейки указывает на клемму Л1, а миллиамперметра — на И1.
Когда стрелка при замыкании отклоняется вначале влево, а во время размыкания вправо, то это просто указывает на то, что токи в обмотках протекают в разных направлениях. Это тоже позволяет маркировать выводы.
Существуют и другие способы проверки полярности трансформаторов тока с помощью специальных проверочных устройств. Их наглядно показывает своим видеороликом Дмитрий, владелец канала «Заметки электрика». Рекомендую обязательно посмотреть.
Этим видеороликом буду заканчивать тему про трансформаторы тока для электросчетчиков. Она довольно обширная. Если у вас еще остались какие-то вопросы или имеется желание поделиться иным мнением, то воспользуйтесь разделом комментариев.
Рейтинг статьи
Рекомендуем прочитать:
Комментарии 22
Согласен, Владимир.
Обычные бытовые счетчики не нуждаются в трансформаторах тока. Когда же нагрузки намного больше пяти ампер, то здесь без ТТ не обойтись. Вот про эти измерительные трансформаторы и рассказываетстатья.
Максим, я не понял вашего вопроса. Вы смешали информацию про автоматический выключатель и трансформатор тока. С чем не согласны или что хотите узнать?
Здравствуйте, Алексей. Нетривиальная задача. К существующему электромеханическому счетчику (3ф) добавить электронный анализатор. Можно ли для этих аппаратов использовать те же трансформаторы, соединяя соответствующие измерительные цепи последовательно?
Здравствуйте, Владимир.
Стоит учесть, что ТТ является источником тока и ограничен по мощности. Другими словами, его обмотка должна выдержать подключенную к нему нагрузку, работать без перегрева. Ток же от них пойдет последовательно ко всем подключенным датчикам. Если мощности достаточно, то трансформатор будет работать в своем классе точности и на показаниях измерительных приборов это не скажется.
Подобные схемы последовательного включения нескольких измерительных приборов ко вторичной цепи ТТ широко используются в устройствах релейных защит, автоматики и измерений на всех высоковольтных подстанциях.
На этот вопрос отвечу по своему, не буду рассматривать все эти сопротивления…
ТТ это две обычных обмотки провода, разделенных изоляторами. Через магнитопровод передается электрическая энергия от первичной обмотки во вторичную. Конечно, это грубый пример…
Первичная обмотка обычно — это шина первичной цепи, по которой проходят силовые токи. она на них и рассчитана. Вторичная обмотка выполнена более тонким проводом и рассчитана для работы при более низких токах, например 5 или 1 ампер. В кратковременных аварийных режимах она может выдерживать и большие нагрузки, но они протекают кратковременно… В рабочем же режиме перегружать длительно эту обмотку не следует. иначе она просто станет греться больше допустимой нормы со всеми всеми вытекающими из этого последствиями. Вот это я имел в виду.
Если же рассматривать параметр мощности, то, допустим в фазном проводе у вас будет протекать ток 5А при 220 вольтах. Вот и считайте мощность нагрузки этой фазы. Она же пойдет через обмотку ТТ и будет ее нагружать.
Нагрузку создают все подключенные к источнику питания приборы. Она не должна быть превышена.
«Подобные схемы последовательного включения нескольких измерительных приборов ко вторичной цепи ТТ широко используются в устройствах релейных защит, автоматики и измерений на всех высоковольтных подстанциях…» Если можно, дайте ссылку на документ или руководство или учебник.
Владимир, основным документом по эксплуатации электрических приборов является ПУЭ.
Однако, наберите в поиске Яндекса или Гугл запрос: «Вторичные цепи трансформаторов тока». Вы увидите множество статей и документов на эту тему. А схемы можете глянуть, например в гугл картинках по тому же запросу. Как пример смотрите здесь http://electricalschool.info/main/kabel/1716-kontrolnye-kabeli-v-jelektroustanovkakh.html
Хотел скинуть вам часть схем РЗА с токовыми цепями измерений, с которыми пришлось поработать, но после замены ноутбука что-то запутался в своих архивах=))). Ищите самостоятельно
Да нашел я.»… ТТ это две обычных обмотки провода, разделенных изоляторами. Через магнитопровод передается электрическая энергия от первичной обмотки во вторичную. Конечно, это грубый пример… » Добавлю. Это неправильный пример. Это неправильное представление об устройстве ТТ и принципе эго работы. Жаль, что потратил свое время на этот диалог.
Владимир, можете обратиться к учебникам Берковича или Чернобровова по релейной защите. Они подробно объясняют принципы работы ТТ, векторные диаграммы, схемы включения. Я же привел постарался показать своим примером, что там просто две обмотки из провода, разделенных магнитопроводом и вам важно не перегрузить их. Тогда ничего страшного не произойдет. Во всяком случае благодарю за вопросы.
Впрочем, лично для Вас это совершенно безопасно, от этого лично для Вас «…ничего страшного не произойдет«, а вот за других — теперь я опасаюсь.
Похоже, сначала надо спрашивать документ, подтверждающий квалификацию в соответствующей области.
Здравствуйте, Владимир. Отвечу последовательно на ваши замечания.
Как устроены трансформаторы тока я изложил в статье кратко. Вы ее читали. О моем понятии закона Ома можете прочитать здесь и тоже покритиковать. https://electrikblog.ru/online_calculator_zakona_oma/ Буду только рад помощи в освоении электротехники.
Фразу про две обмотки, изоляторы и магнитопроводы я привел специально вам для того, чтобы показать, что там ничего сложного нет, а не как это все работает. Всегда упрощаю сложные технические процессы дабы пояснить людям какие-то конкретные моменты работы электрического оборудования.
Думаю, что вряд ли объяснение по Берковичу с приведением векторных диаграмм и погрешностей по величине и углам было бы уместно, да и понятно людям, спрашивающим о нагрузке ТТ.
Вам же еще раз повторю, что при работе ТТ, как и любой другой электрический прибор, важно не перегрузить его. Тогда он будет работать в своем классе точности. Причем совершенно безразлично количество подключенных к нему нагрузок.
При этом надо рассматривать не закон Ома, а тот, который связывает протекание тока в проводнике и выделение тепла в нем. Еще раз: нам важнее не перегреть вторичную обмотку ТТ, чем беспокоиться о мизерном повышении сопротивления подключаемых последовательно низкоомных приборов.
На классе точности ТТ этот процесс практически не сказывается. Он создан для подобного подключения, можете поэкспериментировать.
Кстати, работая релейщиком на подстанции 330 кВ и проверяя все высоковольтные защиты и цепи измерения, мне постоянно приходилось оценивать исправность ТТ, выявлять и браковать неисправные. Занимался и метрологической поверкой измерительных приборов, имея соответствующую подготовку и удостоверение. Как метролог заявляю, что
Насчет фраз про ПУЭ и ПТЭ, так вы просто пошли не потому пути и начинаете придираться к словам… зачем и для чего?
Насчет своего или чужого дела отвечать не собираюсь, как и предъявлять какие-то документы. Это мои личные интересы.
О других людях советую вам не беспокоиться, они сами способны думать. Лучше решайте собственные задачи.
Если вам стало интересно не решать свой вопрос с подключением счетчика, а просто потролить, то мне это только на руку. Чем больше в статье комментариев, тем лучше идет ее продвижение в поисковых системах. Да и читателям сайта полезно оценить сложившуюся дискуссию. Я ведь обычный человек, который может оговориться, а наш родной русский язык столь разнообразен и многогранен…
Это же просто шедевр творчества, Алексей! «…На этот вопрос отвечу по своему, не буду рассматривать все эти сопротивления» Значит, Вы считаете, что вместо правильного ответа можно ответить «по-своему»?
Мой «курвиметр» зашкалил!
Кстати, курвиметром часто пользовался. Этот прибор для измерения расстояний на карте имеет круговую шкалу, он не может зашкалить… Стрелка все время движется по кругу… Может у вас другой прибор?
С чего Вы взяли, что при 5А напряжение на нагрузке 220В? Это ведь значит, что при номинальном токе на трехфазном счетчике рассеивается более 3кВт.
Непохоже, чтобы это было именно так, почему-то я никогда не видел раскаленных, пышущих жаром счетчиков.
Может быть, 220В напряжение на нагрузках, токи в которых малы, а приличные токи в 5А протекают по другим цепям и напряжения на этих участках совсем маленькие? Недаром часто счетчики соединяют 10, например, проводниками!
При пяти амперах нагрузки и 220 вольтах мощность на фазе будет чуть больше киловатта. Она пойдет по первичной обмотке ТТ, а не через счетчик. Сквозь счетчик идет ток вторичной обмотки. Он уменьшен на величину коэффициента трансформации.
В вашем случае трехфазного счетчика эта мощность утраивается.
Для примера: в высоковольтных цепях используются измерительные ТТ с током 5 или 1 ампер и ТН на 100 вольт. Через них пускают первичную мощность на все измерительные приборы.
Здравствуйте, Алексей. Нетривиальная задача. К существующему электромеханическому счетчику (3ф) добавить электронный анализатор. Можно ли для этих аппаратов использовать те же трансформаторы, соединяя соответствующие измерительные цепи последовательно?
Господа всем доброго дня. Подскажите пожалуйста по коммерческому учёту 10кВ. В былые времена на РП-10 была нагрузка до 24МВт, по расчётам ТТ поставили 600/5, т.е. с коэфф. 12000. В данный момент нагрузка упала до 3МВт, ТТ остались прежние. Это как то влияет на расчёты. заранее благодарен
Александр, здравствуйте. Трансформаторы тока работают в своем классе точности, который определяется метрологическими характеристиками и оценивается от минимальной нагрузки до максимальной величиной относительной погрешности. Она оценивается как отношение разности поверяемого прибора и эталонного (считается истинным) к истинному значению. Выражается в процентах. Если прибор при поверке не укладывается в относительную погрешность на каком-то участке шкалы, то он бракуется.
По этим причинам при исправных ТТ беспокойства о неправильной работе токовых цепей измерения при снижении нагрузки быть не должно.