Трансформатор тока: что это такое и для чего он нужен в учёте

Трансформатор тока: это измерительный трансформатор, который преобразует большой ток в линии в небольшой ток, удобный и безопасный для измерения. Его первичная обмотка (или шина) включается в силовую цепь последовательно с нагрузкой, а ко вторичной обмотке подключают токовые цепи счётчика, амперметра или устройства защиты. Вторичный ток пропорционален первичному: если по шине идёт 400 А, в цепи счётчика при трансформаторе 400/⁠5 протекает 5 А. Так счётчик, рассчитанный на единицы ампер, измеряет энергию в линии на сотни и тысячи ампер.

Для чего нужен трансформатор тока

Счётчик прямого включения пропускает весь ток нагрузки через себя. Для бытовых и небольших нагрузок это удобно, но на вводах предприятия токи измеряются сотнями ампер, и прямое включение уже невозможно. Трансформатор тока решает три задачи.

• Приводит ток к стандартному значению. Номинальный вторичный ток, как правило, 5 А или 1 А, поэтому один и тот же счётчик электроэнергии работает на линиях разной мощности.
• Отделяет измерительные цепи от силовых. Счётчик и вторичные цепи находятся под низким потенциалом, их можно обслуживать без отключения силовой линии, соблюдая правила безопасности.
• Задаёт точность измерения. Погрешность трансформатора складывается с погрешностью счётчика, поэтому его класс так же важен, как класс самого прибора.

На напряжении от 6 до 10 кВ и выше к трансформаторам тока добавляют трансформаторы напряжения. Вместе со счётчиком и вторичными цепями они образуют измерительный комплекс точки учёта, в терминах АИИС КУЭ это ИИК.

Основные характеристики

Класс точности трансформатора гарантируется только в определённом диапазоне первичного тока. Для обычных классов он, как правило, начинается примерно с 5% номинального тока, для классов с буквой S примерно с 1%. Ниже этого диапазона трансформатор начинает недоучитывать.

Как подключают счётчик через трансформаторы тока

В трёхфазной сети 0,4 кВ ставят по трансформатору тока в каждую фазу. Вторичные обмотки подключают к токовым цепям счётчика, а цепи напряжения берут непосредственно с шин. Такое включение называют полукосвенным. При учёте на среднем напряжении цепи напряжения подключают через трансформаторы напряжения, это косвенное включение.

Между трансформаторами и счётчиком ставят испытательную коробку. Она позволяет закоротить вторичные цепи и заменить счётчик без отключения нагрузки. Это важно не только для удобства: вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой нельзя оставлять разомкнутой, на ней появляется опасное напряжение, а сам трансформатор может выйти из строя. На коммерческом учёте трансформаторы, коробку и клеммы закрывают пломбами сетевой организации.

Требования к коммерческому учёту и поверка

Требования к учёту электроэнергии задают Основные положения № 442 и технические условия на точку учёта. В наших проектах коммерческого учёта трансформаторы тока ставятся класса точности не хуже 0,5S, как и счётчик.

Трансформатор тока является средством измерений, поэтому для коммерческого учёта он должен быть утверждённого типа и иметь действующую поверку. Межповерочный интервал указан в описании типа и для трансформаторов тока обычно составляет несколько лет. Поверку трансформаторов мы организуем через аккредитованную лабораторию-партнёра в рамках услуги поверки приборов учёта: лаборатория выполняет измерения, мы берём на себя подготовку и согласование работ на объекте.

Типичные ошибки

• Неверный коэффициент в настройках. Трансформаторы заменили, а в счётчике или системе сбора данных остался старый коэффициент. Данные приходят исправно, но отличаются от реальных в разы. При вводе каждой точки учёта коэффициент сверяют с паспортом и табличкой трансформатора.
• Завышенный номинал. Трансформатор подобран по мощности оборудования «с запасом», а реальная нагрузка намного меньше. Ток большую часть времени лежит ниже нормированного диапазона, и учёт занижается. ПУЭ (п. 1.5.17) допускают завышенный коэффициент трансформации, только если при максимальной нагрузке вторичный ток составляет не менее 40% номинального тока счётчика, а при минимальной рабочей нагрузке не менее 5%.
• Перегрузка. Нагрузка выросла после реконструкции, ток превышает допустимый для трансформатора, погрешность растёт, трансформатор греется.
• Ошибки в схеме. Перепутанные фазы или полярность обмоток. Счётчик считает неверно или показывает обратный поток энергии.
• Слишком длинные вторичные цепи. Сопротивление проводов превышает допустимую нагрузку, и трансформатор выходит за свой класс.

Большинство этих ошибок выявляют сверкой показаний с контрольными замерами после монтажа. Установку и подключение трансформаторов мы выполняем в рамках монтажа приборов учёта, а при построении АСКУЭ на обследовании проверяем класс, номинал и состояние уже установленных трансформаторов.

Вопросы и ответы

Как узнать коэффициент трансформации?

Он указан на табличке трансформатора и в паспорте в виде дроби, например 200/⁠5. Множитель равен первичному току, делённому на вторичный, в этом примере 40.

Можно ли поставить трансформатор с большим запасом по току?

Не стоит. При малой нагрузке ток окажется ниже диапазона, где нормирована точность, и учёт будет занижен. Номинал подбирают под фактическую нагрузку, классы с буквой S дают больший запас по малым токам.

Нужно ли поверять трансформаторы тока?

Да, если они используются в коммерческом учёте. Как и счётчик, трансформатор должен иметь действующую поверку, иначе точка учёта может считаться неисправной.

Почему нельзя размыкать вторичную цепь?

При разомкнутой вторичной обмотке весь первичный ток идёт на намагничивание сердечника, и на выводах появляется высокое напряжение. Это опасно для людей и для изоляции трансформатора.