Основные различия между токовыми трансформаторами (CT) и трансформаторами напряжения (VT)

I. Функциональное назначение и способ подключения

Основное различие заключается в их функциональном назначении и способе подключения к силовой цепи:

• Трансформатор тока (ТТ) — подключается последовательно для измерения тока: ТТ должен быть подключен последовательно к первичной силовой цепи. Имея очень малое число витков первичной обмотки (иногда это просто один проходной медный стержень или ввод), полный ток нагрузки линии протекает через первичную обмотку. Первичный ток полностью определяется внешней нагрузкой системы и не зависит от состояния вторичной стороны.

Литой изолированный трансформатор тока опорного типа

• Трансформатор напряжения (ТН) — подключается параллельно для измерения напряжения: ТН должен быть подключен параллельно между фазами или между фазой и землей на шине или линии. Его первичная обмотка имеет большое число витков с малым сечением провода и находится под полным напряжением системы. Первичное напряжение определяется электрической сетью.

• Главное правило: короче говоря, ТТ подключается последовательно для измерения тока; ТН подключается параллельно для измерения напряжения. Замена их способов подключения является абсолютным нарушением, которого никогда не должно происходить.

II. Состояние эксплуатации и строгие запреты по технике безопасности

Из-за принципиально различных способов подключения их нормальные рабочие состояния диаметрально противоположны, что приводит к строго соблюдаемым запретам по технике безопасности:

• ТТ — состояние, близкое к короткому замыканию, с запретом на размыкание цепи: При нормальной эксплуатации приборы, подключенные ко вторичной обмотке ТТ, имеют очень низкое сопротивление, поддерживая вторичный контур в замкнутом состоянии, близком к короткому замыканию. Следовательно, вторичную цепь ТТ никогда не следует размыкать при наличии напряжения. Если вторичная цепь разомкнута, весь первичный ток направляется на намагничивание, что вызывает быстрое насыщение сердечника с сильным остаточным намагничиванием. Затем во вторичной обмотке индуцируется резкий скачок напряжения, достигающий нескольких тысяч или даже десятков тысяч вольт, что может привести к пробою изоляции, разрушению оборудования и создать смертельную угрозу для обслуживающего персонала.

• ТН — состояние, близкое к холостому ходу, с запретом на короткое замыкание: Вторичная обмотка ТН подключена к высокоомным катушкам напряжения, поэтому при нормальной эксплуатации он работает в состоянии, близком к холостому ходу. Следовательно, вторичную цепь ТН никогда не следует замыкать накоротко при наличии напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление вторичной обмотки ТН очень низкое, короткое замыкание на вторичной стороне мгновенно создаст ток короткого замыкания, в десятки раз превышающий номинальное значение, что приведет к прямому выгоранию обмоток трансформатора.

Трансформатор напряжения внутренней установки для защиты от однофазного замыкания на землю

• Практические правила техники безопасности: Перед работой с ТТ вторичные клеммы должны быть сначала закорочены перед отсоединением любых проводов. Перед работой с ТН вторичная нагрузка должна быть сначала отключена и проверено отсутствие напряжения. Эти два правила являются фундаментальными принципами техники безопасности, которые весь персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию электроэнергетических систем должен знать наизусть.

III. Конструктивное исполнение, классы точности и невзаимозаменяемость

Различия во внутреннем устройстве, системах точности и взаимозаменяемости столь же очевидны:

• Внешний вид и внутренняя структура: ТТ имеет малое число витков первичной обмотки с толстым проводником, относительно компактные размеры и часто видимое окно для первичного проводника. ТН имеет много витков первичной обмотки с тонким проводником, а его фарфоровый ввод имеет тенденцию быть длиннее при более высоких номинальных напряжениях для увеличения пути утечки.

• Классификация по точности: классы точности измерений ТТ (например, 0.2S, 0.5S) фокусируются на погрешности коэффициента трансформации и угловой погрешности в широком диапазоне токов, в то время как классы защиты ТТ (например, 5P, 10P) подчеркивают предельный коэффициент точности (ALF) и полную погрешность в условиях короткого замыкания. Классы точности ТН (например, 0.2, 0.5) фокусируются на погрешности коэффициента трансформации напряжения и угловой погрешности при номинальном напряжении.

• Последствия использования ТТ в качестве ТН: Если ТТ по ошибке подключить параллельно высоковольтной линии в качестве ТН, его очень малое количество витков первичной обмотки потребляет экстремальный ток намагничивания, что вызывает настолько сильное насыщение сердечника, что устройство может мгновенно взорваться.

• Последствия использования ТН в качестве ТТ: Если ТН по ошибке подключить последовательно с основной цепью в качестве ТТ, его тонкая обмотка не выдержит высокого тока, сильно перегреется и сгорит. Эти два устройства ни при каких обстоятельствах не являются взаимозаменяемыми.

Резюме

Трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН/ТН) являются фундаментальными измерительными устройствами в энергосистеме, однако на практике они обладают тремя отличительными характеристиками: последовательное подключение для тока против параллельного для напряжения, противоположные правила безопасности и принципиально различная конструкция.

• Принцип подключения: ТТ подключается последовательно к основной цепи для измерения тока; ТН подключается параллельно к шине для измерения напряжения.
• Правила безопасности: вторичная цепь ТТ никогда не должна быть разомкнута (предотвращает смертельный высоковольтный пробой); вторичная цепь ТН никогда не должна быть замкнута накоротко (предотвращает перегорание из-за сверхтока).
• Инженерный итог: их конструкция и полное сопротивление принципиально различны; они абсолютно не взаимозаменяемы.

В инженерной практике эти правила эксплуатации и технического обслуживания имеют решающее значение для надежной работы оборудования, безопасности персонала и стабильности энергосети.

Отредактировано из：Garca