Конструкция и принцип действия трансформаторов тока, физические явления в электрическом аппарате

Конструкции трансформаторов тока весьма разнообразны. При этом они состоят из замкнутого магнитопровода с соответствующими обмотами и корпуса. Магнитопровод может быть прямоугольный шихтованный или тороидальный, навитый из ленты. Трансформатор может иметь несколько магнитопроводов 2 (рис. 8.1.6, а). При напряжениях до 35 кВ магнитопровод может служить опорой трансформатора. Вторичные обмотки 3 всегда многовитковые. Первичная обмотка 4 может быть многовитковой (обычно на токи до 400 А) или одновитковой на токи от 600 А и выше. В последнем случае витком служит шина или стержень, проходящие через окно магнитопровода (проходной ТТ - рис. 8.1.6, б). Этим же витком может служить шина распределительного устройства, пропускаемая через то же окно трансформатора (шинный ТТ — рис. 8.1.6, в).

Обмотки могут выполняться из изолированного или голого медного провода. Для напряжений до 35 кВ широкое распространение получила изоляция первичной обмотки от вторичной и от заземленных деталей литым компаундом на основе эпоксидной смолы. Литой изоляционный корпус 1 (рис. 8.1.6, а) защищает первичную и вторичную обмотки от возможных механических повреждений и проникновения влаги. Применение литой эпоксидной изоляции позволяет силбно упростить конструкцию и технологию производства.

Рис.8.1.6. Трансформаторы тока с литой компаундной изоляцией: а — проходной опорный

катушечный; б — проходной одновитковыи; в — шинный

Л1, Л2 — первичная обмотка; И1, И2 — вторичная обмотка

Электродинамическая стойкость одновитковых ТТ достаточно высока, т.к. на первичную обмотку действуют силы только от подводящих шин и соседних фаз. Недостаток одновитковых ТТ заключается в большой погрешности при малом номинальном первичном токе, поскольку w1 = 1. Поэтому одновитковые ТТ применяются при токах 400 А и более.

Одновитковые ТТ могут быть встроенными. В этом случае используются токоведущий стержень и изолятор другого аппарата или оборудования (выключателя, силового трансформатора, проходного изолятора и др.).

На проходном изоляторе встроенных ТТ, как правило, устанавливается несколько ТТ, вторичные обмотки которых можно соединять последовательно или параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, так как удваивается число первичных и вторичных витков. Вторичный ток сохраняется неизменным, а вторичная ЭДС удваивается, что позволяет увеличить в 2 раза вторичную мощность. Для встроенных ТТ это очень важно, так как они удалены от реле и измерительных приборов, благодаря чему сопротивление соединяющих проводов получается большим. При параллельном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации уменьшается, так как первичные обмотки включаются последовательно. При этом вторичный ток двух ТТ увеличивается. Это дает возможность получить вторичный ток, приближающийся к стандартному значению 5 А, например при первичном токе I_1ном =200 А.

Вторичные обмотки имеют отводы, которые позволяют в неболь­шом диапазоне регулировать коэффициент трансформации.

При малых первичных токах (ниже 400 А) для получения высокого класса точности применяются многовитковые ТТ.

При напряжении 35 кВ и выше для открытых установок применяются ТТ с масляной изоляцией.

С ростом номинального напряжения стоимость ТТ возрастает примерно пропорционально квадрату напряжения, в основном за счёт изоляции. Поэтому при напряжении U_ном 220 кВ применяют каскадную схему включения ТТ. На рис. 8.1.7 показана схема включения обмоток двухступенчатого каскадного ТТ.

Рис. 8.1.7. Принципиальная схема двухступенчатого каскадного ТТ

Вторичная обмотка первого ТТ питает первичную обмотку второго. Стоимость возрастает в 2 раза, а не в 4.

В связи с повышением U_ном до 1150 кВ и выше представляется целесообразным переход на ТТ с оптико-электронной системой. Однако

вследствие сложности такой системы пока широкого применения не получили.