Трансформаторы тока

Общие сведения. Трансформаторы тока применяются в схемах измерений и учета электрической энергии. Они являются также элементами устройств релейной защиты и автоматики. Через них релейные схемы получают информацию о состоянии электрических цепей высокого напряжения.

При помощи трансформаторов тока первичный ток уменьшают до значений, наиболее удобных для питания измерительных приборов и реле. Вторичные токи принимают равными 1 или 5 А.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в рассечку фазы электрической цепи. От первичной обмотки, находящейся под высоким напряжением, вторичная обмотка надежно изолируется, что гарантирует безопасное обслуживание вторичных цепей и подключенных к ним приборов и реле.

Токовые цепи нагрузки подключаются к зажимам вторичных обмоток трансформаторов тока последовательно. Но даже при последовательном соединении сопротивление вторичной нагрузки невелико. Поэтому считают, что рабочий режим трансформаторов тока близок к режиму короткого за­мыкания. Размыкание вторичной обмотки приводит к исчезновению размагничивающего действия вторичного тока, и тогда весь первичный ток становится током намагничивания. В этом режиме резко возрастает магнитная индукция в стали магнитопровода, во много раз увеличиваются активные потери в стали, что приводит к ее перегреву, обгоранию изоляции обмотки и в конечном счете к повреждению трансформатора тока.

Кроме того, большой магнитный поток наводит во вторичной обмотке значительную ЭДС, которая может достигнуть десятков киловольт, что представляет опасность как для обслуживающего персонала, так и для изоляции вторичных цепей. В связи с указанным вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть всегда замкнуты на реле, приборы или закорочены на испытательных зажимах. При необходимости замены реле или прибора предварительно должна устанавливаться шунтирующая их перемычка. Переносные измерительные приборы подключаются к вторичным цепям работающих трансформаторов тока с помощью разъемных испытательных зажимов или испытательных блоков, позволяющих производить включение и отключение приборов без разрыва вторичной цепи.

Основной мерой безопасного производства работ во вторичных токовых цепях в случае повреждения изоляции и попадания на вторичную цепь высокого напряжения является заземление одного из концов каждой вторичной обмотки трансформатора тока. Такое заземление обычно производится на месте их установки.

В сложных схемах релейной защиты (например, в схеме токовой дифференциальной защиты шин) заземление допускается производить только в одной точке схемы (на панели защиты).

Особенности конструкции. Трансформаторы тока выпускаются для наружной установки, для внутренней установки, встроенные в проходные вводы силовых трансформаторов и баковых выключателей, накладные - надевающиеся сверху на вводы силовых трансформаторов.

У встроенных и накладных трансформаторов тока первичной обмоткой служит токоведущий стержень ввода.

В зависимости от рода установки и класса рабочего напряжения первичной обмотки трансформаторы тока выполняются с литой эпоксидной изоляцией, с бумажно-масляной изоляцией, с воздушной изоляцией.

Трансформаторы тока с фарфоровой изоляцией (серии ТПФ) за последние годы вытесняются из эксплуатации трансформаторами тока с литой эпоксидной изоляцией. Фарфоровые корпуса трансформаторов тока с бумажно-масляной изоляцией серий ТФН (новое обозначение серии ТФЗМ), ТРН (ТФРМ) заполняются маслом. Сверху на фарфоровом корпусе устанавливается металлический маслорасширитель, воспринимающий температурные колебания объема масла. Внутренняя полость маслорасширителя сообщается с атмосферой через силикагелевый воздухоосушитель.

При рабочем напряжении 330 кВ и выше трансформаторы тока изготовляются в виде двух ступеней (двух каскадов), что позволяет выполнять изоляцию каждой ступени на половину фазного напряжения.

Обслуживание трансформаторов тока заключается в надзоре за ними и выявлении видимых неисправностей, при этом контролируется нагрузка первичной цепи и устанавливается, нет ли перегрузки. Перегрузка трансформаторов тока по току первичной обмотки допускается до 20%.

Очень важно следить за нагревом и состоянием контактов, через которые проходит первичный ток. На практике были случаи нагрева контактных шпилек у маслонаполненных трансформаторов тока. И если при этом на сильно нагретый контакт попадало масло, то оно воспламенялось, и возникал пожар.

При осмотре обращают внимание на отсутствие признаков внешних повреждений (обгорание контактов, трещин в фарфоре), так как трансформаторы тока подвержены термическим и динамическим воздействиям при прохождении через них сквозных токов короткого замыкания.

Важное значение имеет состояние внешней изоляции трансформаторов тока. Более 50% случаев повреждений трансформаторов тока с литой изоляцией происходит в результате перекрытий по загрязненной и увлажненной поверхности изоляторов при воздействии коммутационных и грозовых перенапряжений.

У маслонаполненных трансформаторов тока проверяют уровень масла по маслоуказателю, отсутствие подтеков масла, цвет силикагеля в воздухоосушителе (силикагель с зернами розовой окраски должен заменяться).

При обнаружении дефектов токоведущих частей и изоляции трансформатор тока вместе с присоединением, на котором установлен, должен быть выведен в ремонт, подвергнут тщательному осмотру и испытанию.