Выбор трансформатора тока (ТТ): коэффициент, класс точности, нагрузка и предельная кратность
выбор трансформатора тока: При выборе трансформатора тока сначала округлите первичный номинальный ток до стандартного коэффициента, примерно в 1,25 раза превышающего рабочий ток, затем определите класс точности по назначению (0,5S для измерения, 5P для защиты) и убедитесь, что суммарная нагрузка с учётом кабеля не превышает номинальную мощность трансформатора.
Содержание
Трансформатор тока преобразует сотни ампер, протекающих по шинам щита, в сигнал 5 А или 1 А, безопасный для приборов и реле. Если коэффициент, класс или нагрузка выбраны неверно, анализатор показывает неправильные значения, реле максимального тока не срабатывает вовремя, а во вторичной цепи могут возникнуть опасные напряжения. В статье последовательно разбираются коэффициент, класс точности, нагрузка и насыщение в рамках МЭК 61869-2.
Назначение трансформатора тока в щите
Трансформатор тока магнитно связывает первичный проводник со вторичной обмоткой и формирует пропорциональный ток малой величины. В низковольтных комплектных устройствах обычно применяют кольцевые или разъёмные типы, надеваемые на шину или кабель, а в ячейках среднего напряжения — опорные исполнения с литой изоляцией. Благодаря этому анализаторы, амперметры, реле защиты и счётчики питаются с гальванической развязкой от силовой цепи. Такая развязка одновременно снижает стоимость приборов и повышает безопасность персонала.
Определение коэффициента и первичного номинального тока
Первичный номинальный ток должен немного превышать длительный рабочий ток цепи. На практике расчётный ток умножают на 1,20–1,30 и округляют до ближайшего стандартного значения: 100, 150, 200, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 или 3200 А. Завышенный коэффициент разрушает разрешение измерения при частичной нагрузке и даёт заметную погрешность анализатора, а заниженный повышает риск насыщения при нормальной работе. При длинных вторичных линиях предпочтителен вторичный ток 1 А, поскольку нагрузка растёт пропорционально квадрату тока.
Классы для измерения и классы для защиты
Измерительные классы (0,2S, 0,5S, 0,5, 1) обеспечивают малую погрешность в рабочем диапазоне и намеренно насыщаются при коротком замыкании, защищая подключённый прибор. Классы защиты (5P, 10P) действуют наоборот: они сохраняют коэффициент значительно выше номинального тока, а цифра в обозначении 5P10 отражает предельную кратность точности. Для чувствительных схем, например дифференциальной защиты (ANSI 87), требуются сердечники PX или класса X с нормированным напряжением излома и сопротивлением вторичной обмотки. Питать измерение и защиту от одного сердечника нельзя — нужен многосердечниковый трансформатор.
Расчёт нагрузки в ВА с учётом кабеля
| Класс точности | Типовое применение | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| 0,2S | Коммерческий учёт | Точен даже при малой нагрузке |
| 0,5S / 0,5 | Анализатор щита, мониторинг энергии | Погрешность резко растёт при перегрузке |
| 1 | Показывающий амперметр | Экономично, не для ответственного учёта |
| 5P10 / 5P20 | Максимальная токовая защита (50/51) | Кратность должна перекрывать ток КЗ |
| 10P10 | Простая резервная защита | Низкая точность ослабляет селективность |
| PX / класс X | Дифференциальная защита (87) | Нормируются напряжение излома и Rct |
Нагрузка — это полная мощность, потребляемая суммарным сопротивлением вторичной цепи при номинальном токе, выраженная в вольт-амперах. В неё входят не только приборы, но и сопротивление кабеля в обе стороны и переходное сопротивление зажимов: при вторичном токе 5 А петля длиной 20 метров сечением 2,5 мм² добавляет примерно 3,5 ВА. Суммарное значение должно быть меньше номинальной мощности трансформатора, но и слишком малая нагрузка нежелательна, так как отдельные классы теряют точность при существенной недогрузке. Таблица ниже помогает быстро сопоставить классы.
Кратность, насыщение и безопасность вторичной цепи
Предельная кратность точности показывает, до какой кратности номинального первичного тока сохраняется коэффициент, поэтому выбранное значение должно перекрывать максимальный ток короткого замыкания, который обязано увидеть реле. Фактическая кратность возрастает, если подключённая нагрузка меньше номинальной, и расчёт следует вести по реальной нагрузке. Главное правило безопасности: вторичную цепь под напряжением нельзя оставлять разомкнутой — сердечник насыщается, и на зажимах появляются пиковые напряжения порядка киловольт. Поэтому испытательные клеммники должны иметь закорачивающие перемычки, а перед обслуживанием вторичную цепь необходимо закоротить.
Главное: выбор трансформатора тока
- Согласуйте коэффициент с нагрузкой — Округлите примерно 1,25 длительного тока до ближайшего стандартного коэффициента.
- Разделяйте учёт и защиту — Используйте многосердечниковый трансформатор вместо питания двух функций от одного сердечника.
- Учитывайте кабель в расчёте нагрузки — Вторичный ток 1 А заметно снижает вольт-амперы кабеля на длинных линиях.
- Не размыкайте вторичную цепь под напряжением — Предусмотрите закорачивающие перемычки и закоротите вторичную обмотку перед работами.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Что произойдёт, если коэффициент трансформатора значительно больше фактической нагрузки?
Вторичный ток в рабочем диапазоне остаётся очень малым и выходит за пределы погрешности, гарантированной классом точности. Анализатор может занижать потребление, а показания коэффициента мощности становятся нестабильными. Коэффициент следует выбирать так, чтобы цепь работала примерно от четверти до полного первичного номинала.
Что выбрать: вторичный ток 5 А или 1 А?
Для коротких соединений внутри одной оболочки 5 А остаётся распространённым и экономичным решением. Если прибор расположен в выносном мнемощите или в операторной, вариант 1 А значительно предпочтительнее, поскольку нагрузка кабеля растёт как квадрат тока и допускает гораздо большие расстояния при том же сечении.
Какого класса достаточно для реле защиты?
Для обычной максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю в большинстве установок хватает 5P10 или 5P20. При использовании дифференциальной защиты шин или трансформатора требуются сердечники класса PX с нормированным поведением при насыщении, иначе внешние повреждения приведут к ложным отключениям.
Похожие статьи
- Выбор трансформатора напряжения: коэффициент, класс точности и феррорезонанс
- Учёт энергии в щитах: анализаторы, Modbus и интеграция со SCADA
- Устройства релейной защиты и коды ANSI: функции 50/51, 27/59 и 87
- Все технические статьи
Devpan рассчитывает коэффициенты, классы точности и бюджет нагрузки трансформаторов тока для ваших низковольтных и средневольтных щитов и включает их в проверенный проект. Свяжитесь с нами, чтобы вместе спланировать цепи учёта и защиты. Связанное решение Devpan: проектирование электрощитов.
