ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА ДЛЯ МАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике и касается установки высоковольтных измерительных трансформаторов тока, монтируемых на вводах масляных выключателей, и прокладки вторичных цепей измерительного трансформатора тока. Трансформатор тока предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока промышленной частоты.
Известен измерительный трансформатор тока для масляного выключателя, состоящий по крайней мере из одного тороидальной формы магнитопровода, прикрепляемого к корпусу масляного выключателя, этот магнитопровод размещен на высоковольтном вводе масляного выключателя снаружи на равноудаленном расстоянии от оси ввода и крепится кронштейнами, которые в нижней части имеют опорные лапы для прикрепления к основанию высоковольтного ввода, а их верхняя часть удерживает измерительный трансформатор в указанном пространственном положении (RU №2315385, H01F 27/06, 2008.01.20).
Известный измерительный трансформатор тока, установленный на масляном выключателе на присоединениях 110 кВ не удовлетворяют требованиям оптового рынка, поскольку при удобстве установки и обслуживания их класс точности составляет 0,5, 1,0, 3,0 или 10,0. А к точности замеров, по которым определяются действительные затраты энергии, в настоящее время уделяется серьезное внимание. Потери в точности замеров определены конструкцией и использованием материалов, в которых при прохождении тока проявляются потери
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении его класса точности для получения достоверной измерительной информации в установках переменного тока промышленной частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в измерительном трансформаторе тока, предназначенном для размещения на высоковольтном вводе масляного выключателя, состоящий из одного тороидальной формы магнитопровода, прикрепляемого к корпусу масляного выключателя снаружи последнего на равноудаленном расстоянии от оси ввода на кронштейнах, прикрепляемых к основанию высоковольтного ввода, магнитопровод выполнен из собранных в пакет кольцевых пластин холоднокатаной электротехнической стали или из свернутой в рулон ленты холоднокатаной электротехнической стали, на котором намотана вторичная обмотка медным эмалированным проводом, имеющим на концах соединительные клеммы из никелированной латуни, а первичная обмотка выполнена многовитковой, при этом магнитопровод с обмотками снаружи залит электроизоляционным компаундом из высокопрочной литьевой смолы или влагостойким электроизоляционным лаком, являющимся после отвердения изолирующей средой и теплоносителем, и размещен в корпус из полимерного материала или в сборный корпус из картонных и металлических деталей, к которому прикреплены указанные кронштейны.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - конструкция измерительного трансформатора тока.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается измерительный трансформатор тока размещаемый на высоковольтном вводе масляного выключателя снаружи с одинаковым зазором к последнему, корпус которого прикрепляется с помощью металлических кронштейнов у основания высоковольтного ввода к заземленному корпусу масляного выключателя.
Согласно полезной модели предполагается крепить торообразный сухой трансформатор с магнитопроводом 1 снаружи высоковольтного ввода 2 (фиг.1) с расположением его на равноудаленном расстоянии от оси 3 ввода с помощью кронштейнов 4. Кронштейны 4 крепятся к корпусу 5, в полости которого размещен магнитопровод с обмотками. Как вариант число кронштейнов 4 может быть два, которые в верхней своей части удерживают корпус с измерительным трансформатором внутри в указанном пространственном положении, а нижней частью крепятся к заземленному корпусу масляного выключателя с помощью болтового соединения 6. Смещением кронштейнов в горизонтальном направлении обеспечивают равноудаленное положение корпуса с магнитопроводом относительно оси 3 ввода.
Идеальным режимом работы измерительного трансформатора тока является режим короткого замыкания его вторичной цепи. В этом режиме по вторичной цепи трансформатора тока протекает индуцированный ток, который создает в магнитопроводе вторичный поток магнитной индукции, компенсирующий поток магнитной индукции от тока первичной цепи. В результате в сердечнике, в стационарном режиме, устанавливается близкий к 0 суммарный поток магнитной индукции, индуцирующий во вторичной обмотке небольшую ЭДС, поддерживающую ток во вторичной цепи пропорционально значению тока первичной цепи. Безопасность вторичных цепей при больших входных токах обеспечивается за счет вхождения сердечника в насыщение. Однако, если вторичную цепь трансформатора тока разомкнуть (аварийный режим), то исчезновение вторичного тока и созданного им магнитного потока приведет к значительному росту суммарного магнитного потока и соответственно увеличению ЭДС во вторичной обмотке до огромных значений, что может вызвать пробой изоляции. Кроме того, при большом магнитном потоке резко увеличиваются потери в сердечнике, что вызывает его разогрев. Погрешности трансформаторного датчика тока складываются из токовой погрешности (погрешность действительного коэффициента трансформации) и угловой погрешности (разность фаз между токами первичной и вторичной цепи). Погрешности определяются двумя факторами: ограниченной магнитной проницаемостью магнитопровода и ненулевым значением сопротивления нагрузки. Вместе с тем погрешность трансформатора тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление магнитопровода, т.е. больше магнитная проницаемость материала, больше сечение сердечника и меньше его длина, а также чем меньше его вторичная нагрузка (идеал - к.з. вторичной обмотки). Важно учитывать, что магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля, и практически постоянна только в области слабых полей. Поскольку трансформаторы работают в слабых результирующих полях, то для них необходимо использование материала с высокой начальной магнитной проницаемостью.
Одним из недостатков трансформаторов тока является намагничивание сердечника постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки. Нивелировать данный недостаток можно правильным выбором габаритов или материала магнитопровода трансформаторов тока. Постоянный магнитный поток, обусловленный разностью токов в первичной обмотке в разные полуволны, не компенсируется. В результате, в сердечнике трансформатора тока на переменный магнитный поток накладывается постоянный поток, который приводит к смещению реальной кривой намагничивания сердечника в область больших полей при той же потребляемой мощности в нагрузке.
Для повышения точности измерения в рамках настоящей полезной модели предлагается выполнять тороидальной формы магнитопровод из собранных в пакет кольцевых пластин холоднокатаной электротехнической стали или из свернутой в рулон ленты холоднокатаной электротехнической стали. На магнитопровод намотана вторичная обмотка медным эмалированным проводом, имеющим на концах соединительные клеммы из никелированной латуни, а первичную обмотку выполняют многовитковой.
Магнитопровод с обмотками снаружи заливают электроизоляционным компаундом из высокопрочной литьевой смолы или влагостойким электроизоляционным лаком, являющимся после отвердения изолирующей средой и теплоносителем 7, и размещают в корпус из полимерного материала или в сборный корпус из картонных и металлических деталей, к которому прикреплены указанные кронштейны 4.
Монтируется измерительный трансформатор тока следующим образом. На высоковольтный ввод масляного выключателя после его отключения и расшиновки для установки измерительного трансформатора тока устанавливается крепление части корпуса с кронштейнами 4, которые крепятся к фланцу высоковольтного ввода масляного выключателя гайкой. Конструкция крепежа, предназначенного для крепления трансформатора выполнена таким образом, что исключает возможность попадания и скапливания влаги между высоковольтным вводом масляного выключателя и измерительным трансформатором тока ввиду наличия достаточных зазоров, обеспечивающих стекание влаги и ее не скапливание и хорошее обдувание ветром. Далее в корпус помещается магнитопровод с обмотками и закрывается крышкой. Наружный способ установки позволяет установить измерительный трансформатор тока на высоковольтный ввод масляного выключателя в короткий срок без выемки высоковольтного ввода и слива масла. Это позволяет экономить значительные трудовые и материальные ресурсы.
В качестве примера можно привести выпускаемый заявителем измерительный трансформатор тока типа ТВИ-110, предназначенный для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока промышленной частоты. Данный трансформатор тока имеет следующие эксплуатационные показатели: класс точности - 0,2 S; 0,5 S, номинальный вторичный ток - 1 А; 5 А, габаритные размеры - 550х420х90 мм.
Компания «ТВИ-электра» установила в 2008 году в магистральных электросетях ОАО "Брянскэнерго" 57 шт. трансформаторов, в ОАО «Арэнерго» - 6 шт., в ОАО «Вологдаэнерго» - 39 шт. трансформаторов.